活性污泥混合液体系中存在的营养基质、菌胶团、微生物细胞、细胞碎片、微生物代谢产物(EPS、SMP)以及各种有机、无机溶解性物质等都对膜污染有贡献。
膜污染的发展通常可分为3阶段(也有2阶段说法):
(1)初始污染:发生在膜系统投入运行的初期,膜面与混合液中的胶体、有机物等发生强烈的相互作用,污染方式有粘附、电荷作用、膜孔堵塞等。错流过滤的条件下,细小的生物絮体或胞外聚合物依旧能够依附在膜表面上,而小于膜孔径的物质会在膜孔中吸附,通过浓缩、结晶沉淀和生长繁殖的作用造成膜污染。
(2)缓慢污染:初期膜表面光滑,大颗粒物质不容易附着,主要由EPS、SMP、生物胶体等黏性物质通过吸附桥架、网捕等作用吸附在膜表面形成凝胶层,造成膜过滤阻力的缓慢上升,对混合液中的污染物的截留性能会有增强。凝胶层的污染是不可避免的,带来的影响是膜阻力的缓慢上升。在恒流操作中表现为TMP的缓慢上升,在恒压模式中表现为通量的缓慢衰减。
(3)快速污染:第2阶段形成的凝胶层在持续的过滤压差和透水流的作用下,随着污染物的沉积逐渐密实,导致膜污染从量变到质变,混合液中的絮体迅速在膜表面聚集并形成污泥滤饼,跨膜压差快速上升。
空气搅拌不仅起到混合均化的作用,还具有预曝气的功能:空气混合与曝气可以防止水中固体物质在池中沉降下来和出现厌氧的情况,还可以使废水中的还原性物质被氧化,吹脱去除挥发性物质,使废水的BOD5值下降,改进初沉**和减轻曝气池负荷。空气搅拌的缺点是能使废水中的挥发性物质散逸到空气中,产生一些气味,有时需要在池顶安装收集排放这些气体的装置。
均质调节池中采用穿孔曝气管搅拌时,曝气强度一般为2~3m³/(m*h)或5~6m³/(m²*h),当进水中悬浮物的含*为200mg/L时,保持悬浮状态所需动力为4~8W/(m³废水)。为使废水保持好氧状态,所需空气量平均为0.6~0.9m³/(m³*h) 。
膜组件选择
(1)膜材料
膜材料分为无机膜材料与有机膜材料两种。常见有机膜材料为PE、PS与PES等,而无机膜材料多为一些金属材料、金属氧化物以及陶瓷材料。从性能上讲,有机膜材料工艺趋于成熟,膜孔径和形式多样,造价低廉,但使用过程易受污染,使用寿命不长;无机膜材料具有良好的化学(http://www.maoyihang.com/invest/l_173/)稳定性,能耗较低,但制造成本较高,实际制备工艺也较难。因此,本工程采用的膜材料为改性后的有机膜。
(2)膜形式
根据膜组件的不同,应用在浸入式MBR中的膜为以下两种:中空纤维膜与平板膜。中空纤维膜在国内的大型的市政工程中应用较多,具有装填密度高、体积小、工艺简单、价格低廉等优点,但是对于预处理的要求却很高,阻力损失较大,常见的中空纤维膜有帘式、束状、柱状3种;平板膜的实际应用较少,有污泥浓度高、抗污堵能力强等优点,但是也存在着装填密度低、投入资金量较大等缺点,主要分为板式和盘式两种构造形式。本工程应用的是浸入式MBR膜的中空纤维膜。
(3)膜孔径
根据膜孔径的不同,通常将MBR膜分为超滤膜和微滤膜两种形式。两者之间并没有严格地区分定义,在MBR技术当中,通常将0.1μm作为分界点,膜孔径在0.01μm~0.1μm之间的为超滤膜,膜孔径在0.1μm~0.4μm之间的称为微滤膜。两者的孔径虽然有所不同,但是过滤作用的是截留部分构成的动态膜,截留去除的贡献较大,从实际的工程应用情况来看,两者之间的工艺并没有太大的差别。
膜分离单元工艺参数
(1)膜通量
膜通量是指单位时间内透过单位膜面积的水量,是衡量膜分离性能的重要参数。在本单位的MBR中,膜通量一般为0.5m3/(m2˙d),*高能达到0.75 m3/(m2˙d)。在实际工作中,膜通量会随着使用时间的增长而减小,但经过特殊的清洗处理后还能恢复到初始状态。从数学的角度上讲,膜通量是一个变量。膜通量主要包括以下3种:设计平均、设计峰值与*大实际值。设计膜通量是规模处理下设计膜面积上的通量;设计峰值膜通量是水量峰值条件下设计膜面积上的通量;大实际膜通量为MBR(膜生物反应器技术)下的总产水量。