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福州一體化生活污水處理設備方案

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 膜的選擇

現有膜材料可分為有機膜和無機膜兩種。由于較高的投資成本限制了無機膜在我國的廣泛應用，國內MBR曾遍采用有機膜，常用的膜材料為聚乙烯、聚丙烯等。分離式MBR通常采用超濾膜組件，截留分子量一般在2—30萬。截留分子量越大，初始膜通量越大，但長期運行膜通量未必越大。張洪宇進行無機膜的通量衰減實驗表明：0.2μm的膜比0.8μm的膜更適合于MBR。何義亮用PES平板膜組件進行膜通量衰減規律研究發現：在該實驗條件下，膜初始通量衰減主要是由于濃差極化引起，膜截留分子量愈小，通量衰減率愈大；膜長期運行的通量衰減主要是由于膜污染引起，膜截留分子量愈大，通量衰減幅度愈大，化學清洗恢復率愈低。

對于淹沒式MBR，既可用超濾膜，也可使用微濾膜。由于膜表面的凝膠層也起到了過濾作用，在處理生活污水時，微濾膜與超濾膜的出水水質沒有明顯差別，因此淹沒式MBR多采用0.1—0.4μm微濾膜。

2  操作方式的優化

當膜選定后，真物化性質也就確定了，因此，操作方式就成為影響膜污染的主要因素。為了減緩膜污染，反沖洗是維持分離式MBR穩定運行的重要操作，樊耀波通過數學推導，得出膜的佳反沖洗周期測定公式  f（t)=(Qf—Qb)/(tb+tf），該方法避免通過試探性實驗確定反沖洗周期的作法，為MBR系統自動化控制的實現提供了一個重要途徑。針對抽吸淹沒式MBR，Ymamoto提出間歇式抽吸方式可有效減緩膜污染。桂萍通過研究進一步指出：縮短抽吸時間或延長停吸時間和增加曝氣量均有利于減緩膜污染，抽吸時間對膜阻力的上升影響大，曝氣量其次。

不僅污泥濃度、混合液粘度等影響膜通量，混合液本身的過濾性能，如活性污泥性狀、生物相也影響膜通量的衰減。有研究表明：粉末活性炭（PAC）與絮凝劑的加入有助于改善泥水分離性能，形成體積更大、粘性更小的污泥絮體，減少了膜堵塞的機會。但絮凝劑的過量加人會造成污泥活性受到限制，影響反應器的處理能力和處理效果。

3  水力學特性的改善

改善膜面附近料液的流體力學條件，如提高流體的進水流速，減少濃差極化，使被截留的溶質及時被帶走。黃霞、何義亮分別采用PAN平板式超濾膜、PAN/PS管式膜組件考察不同膜面循環流速下污泥濃度對膜通量的影響，發現MLSS對膜通量的影響程度與膜面循環流速有夫。大量試驗表明：污泥過膜流態為層流遠比紊流的易于堵塞，因此從理論上確定不同污泥濃度下紊流發生的小膜面流速（Vmin）有重要意義。邢傳宏、彭躍蓮研究均發現：小膜面流速與污泥濃度之間呈良好的線性夫系。但他們對臨界膜面流速的計算值可能偏高，因為污泥沿流道流動的過程中，水同時透過膜流出，增加了流體在垂直方向的紊動，從而在一定程度上降低了下臨界雷諾數（Rek）。何義亮的發現證實了這一推論：平板膜組件由紊流到層流的Rek為1083，外壓管式膜組件的Rek為966，均小于一般牛頓流體的下臨界雷諾數2000。

分離式MBR中，一般均采用錯流過濾的方式；而一體式MBR實質上是一種死端過濾方式。與死端過濾相比，錯流過濾更有助于防止膜面沉積污染。因此設計合理的流道結構，提高膜間液體上升流速，使較大的暖氣量起到了沖刷膜表面的錯流過濾效果對于淹沒式MBR顯得尤為重要，劉銳通過均勻設計試驗，得到適合活性污泥流體的膜間液體上升模型，提出反應器結構對液體上升流速的影響：在同樣的暖氣強度下，反應器越高，上升流通道越窄，下降流通道與底部通道越寬，則越能獲得較大的膜間錯流流速。該模型為一體式MBR反應器結構的設計提供了理論依據，但有待實踐的驗證。

MBR中的氧傳遞率

在用于處理 污水 的MBR中通常都維持較高的MLSS(8～12g/L)濃度，這易導致氧傳遞率的降低，從而使運行能耗變大。傳遞層特性、氣泡大小和氣泡在混合液中的平均停留時間都會影響到氧傳遞率，而后兩項與混合液的粘性關系密切，MBR中混合和曝氣的效果以及污泥濃度都會影響混合液的粘性。活性污泥中EPS的生成會增加混合液的粘性，并且使活性污泥的憎水性增強。活性污泥中絲狀菌的生長導致污泥膨脹從而使混合液粘性增加，此外絲狀菌的新陳代謝還會產生憎水物質，其中可溶性微生物代謝產物(Soluble Microbial Products，SMP)還會導致膜的污染。

    要保持較高的氧傳遞率和降低能耗應從兩方面出發：

一是合理選擇曝氣及混合裝置，使混合液有較高的紊動；

二是調節運行參數，使生物相保持良好的生長狀態。

污泥濃度的控制

由于MBR可*地將污泥與出水分離，從而保證了優良的出水水質與較高的污泥濃度。因污泥濃度較高，而原水性質與傳統工藝相比不會有太大的差異，從而使得MBR中的F/M較低。

Renze van Houten等人認為較低的F/M，一方面可以使產生的剩余污泥量減少而降低了處置剩余污泥的費用，但另一方面使得污泥齡變長。較長的污泥齡有利于世代期較長的細菌生長(如硝化菌)，但過長的污泥齡會使微生物產生出SMP。若大分子的SMP被截留在MBR中一方面會污染膜，另一方面SMP會吸附在氣—水兩相的界面上導致氧傳遞率的降低，而小分子的SMP則會穿過膜進入出水，導致出水水質變差。

低F/M還會使MBR中產生EPS，使混合液的粘度升高，從而導致污泥的脫水性能變差，膜過濾阻力變大。

所以，雖然較高的污泥濃度能有效減小MBR的體積，但過高的污泥濃度對于MBR正常運行是不利的，在運行MBR時應控制適當的污泥濃度。

在保證出水水質的前提下，膜通量應盡可能大，這樣可減少膜的使用面積，降低基建費用與運行費用，因此控制膜污染，保持較高的膜通量，是MBR的研究的重要內容。