SMSBR中PAC对膜污染的防治作用

1、SMSBR中PAC对膜污染的防治作用 06-03-13 10:29:00 作者：李春杰1，耿 琰2，编辑：studa9ngns摘要：在SMSBR处理焦化废水的过程中，通过向反应器中投加粉末活性炭(PAC)进而形成生物活性炭(BAC)来实现对膜污染的防治，并通过对BAC污泥的终端过滤来反映其对膜污染的改善作用。试验结果表明，BAC污泥在终端过滤过程中，其相对通量的变化规律与普通活性污泥相同，但投加PAC后的膜通量明显提高。 关键词：SMSBR 焦化废水 膜污染防治 PAC BAC Effect of PAC on Control of Membrane Fouling in Coke Waste

2、water Treatment by Submerged Membrane Sequencing Batch ReactorAbstract：In coke wastewater treatment by submerged membrane sequencing batch reactor (SMSBR),membrane fouling was controlled by addition of powdered activated carbon (PAC),which was expected to change activated sludge into biological acti

3、vated carbon(BAC) sludge so as to decrease the membrane fouling through dead-end filtration.The experimental result showed that in the process of dead-end filtration,the relativ e flux of both BAC and conventional activated sludge (CAS) is changed in the same regularity,but after addition of PAC,BAC

4、 sludge shows higher relative flux.Fur thermore,under the same pressure,the flux of CAS show much higher decline index than that of BAC sludge,while at the same concentration of PAC,the flux decline index of BAC sludge is varied with pressure,which shows no regularity.Based on t he resistance distri

5、bution of BAC sludge,the cake resistance of BAC sludge makes up above 80% and is increased along with the rising of filtration pressure,but it is lower than that of CAS.The difference between them shows the effect of PAC on the control of membrane fouling.Keywords: SMSBR; coke wastewater; control of

6、 membrane fouling; PAC; BAC膜的污染程度取决于膜本身的性质、料液的特征和过滤操作条件1，因此对于膜本身抗污染性能的提高，除了膜本身的制作水平外，还可针对实际过滤料液的特征对膜进行改性，但由于MBR过滤料液成分复杂，这方面的工作难以奏效。有关膜过滤过程中水力操作条方面的研究成果已很多，笔者认为，对于MBR，通过改变过滤料液的性能来防止膜污染将是一条重要且可行的途径1。尽管活性污泥混合液的组成复杂，但膜过滤活性污泥的过程受沉积层的控制而非膜孔的堵塞2，这说明膜污染主要来自大于膜孔径的微生物絮体。大量研究表明3、4，细菌胞外聚合物(EPS)是优势污染物，微生物通过这些物质相

7、互粘连形成菌胶团，并在过滤过程中显示出较强的压密性，使过滤阻力不断升高。笔者通过向SMSBR中投加粉末活性炭(PAC)使之形成生物活性炭(BAC)污泥以进行膜污染防治，并通过终端过滤试验来评价膜 污染防治效果。1 试验方法 从2000年10月2日起开始向SMSBR反应器中投加PAC(见表1)，共考察了3种不同PAC浓度下的膜过滤特性。表1 向SMSBR中投加PAC日期10月2日10月13日10月24日每次PAC投加量(g)999反应器中PAC浓度(g/L)0.61.21.8投加了PAC的SMSBR按照“缺氧1好氧缺氧2”运行，在每次投加PAC后的第10天取200mL污泥混合液进行终端过滤试验，

8、其方法和参考文献2中相同，考察了过滤通量的变化、通量衰减和阻力分布情况及SMSBR中膜组件的运行情况。2 结果与分析2.1 膜通量的变化 在压力为60、100、140、180和220kPa下，不同PAC投量对相对膜通量的影响见图1-a1-e。由图1-a1-e可见，无论投加PAC与否，其相对膜通量都表现出相同的变化特点，即在短时间内膜通量急剧衰减，但投加PAC后的膜通量明显得到提高；在压力相对低的情况下(60、100kPa)，PAC浓度为1.2g/L时表现出较高的膜通量，而在压力相对高的情况下(140、180和220kPa)，PAC浓度为1.8g/L时表现出较高的膜通量。PAC浓度为0.6、1.

9、2和1.8g/L时不同压力下的膜通量变化分别见图2-a2-c。由图2-a2-c可见，投加PAC后不同压力下的膜通量变化与不投加PAC时膜通量的变化相似，即随着压力的升高，相对膜通量值减小；在压力相对低的情况下(60、100kPa)，膜通量随压力的变化大，而在压力相对高的情况下(140、180和220 kPa)，膜通量随压力变化不大且随着过滤时间的延长而趋于一致。不同PAC投量在不同压力下的膜通量变化按照参考文献2中式(15)进行拟合，所得膜通量衰减指数及相关系数如表2所示，不投加PAC和不同PAC投量下膜通量衰减系数随压力的变化见图3。表2 不同PAC投量和压力下的通量衰减指数及相关系数项目6

10、0 kPa100 kPa140 kPa180 kPa220 kPa0.6g/L-0.5857(0.980 7)-0.5809(0.973 5)-0.6128(0.994 7)-0.5852(0.994)-0.5978(0.992 5)1.2g/L-0.6094(0.995 3)-0.5884(0.995 1)-0.6062(0.99 3)-0.5975(0.979 3)-0.5803(0.9852)1.8 g/L-0.5856(0.980 8)-0.578(0.988 7)0.586(0.9938)-0.5689(0.982 8)-0.5231(0.989 5)不加PAC-0.5143(0.9

11、57)-0.508(0.983 6)-0.514(0.975 6)-0.4957(0.974 5)-0.5572(0.985 5)注：括号内的值为R2。经比较得出，不投加PAC的膜通量衰减指数要远高于投加PAC的膜通量衰减指数(压力为220kPa所对应的值除外)；当PAC浓度为1.8g/L且在较高压力下，表现出较高的膜通量衰减指数，其他情况下的差别不明显；对于相同PAC投量(包括不投加PAC)而言，膜通量衰减指数随压力的变化未表现出一定的规律性。2.2 阻力分布 表3、4分别为PAC浓度为0.6g/L和1.2g/L、在压力为100kPa及180kPa下的阻力分布。由表3、4可见，投加PAC后污

12、泥的过滤阻力分布与不加PAC时的过滤阻力分布相似，极化阻力或沉积层阻力占主导，并随过滤压力的增加而升高；不同之处在于投加PAC后的极化或沉积过滤阻力所占总阻力的比例明显下降，而膜的固有阻力所占总阻力的比例有较大提高，体现了膜污染防治的效果。表3 PAC浓度为0.6 g/L的阻力分布项目RmRpRefRc(=Rp+Ref)RifR100 kPa1.6E+11(18.0)16.81E+11(76.41)13.84E+10(4.31)7.2E+11(80.72)1.15E+10(1.29)8.91E+11(100)180 kPa1.79E+11(8.87)1.79E+12(88.4)2.0E+10(0.99)1.81E+12(89.39)3.52E+10(1.74)2.02E+12(100)注：括号内的值为占总阻力的百分比(%)。表4 PAC浓度为1.2 g/L的阻力分布项目RmRpRefRc(=Rp+Ref)RifR100 kPa1.