论文部分内容阅读
动态膜生物反应器(Dynamic Membrane Bioreactor,DMBR)的膜材料采用的是大孔径的廉价的微网材料代替传统的微滤和超滤膜材料,利用在过滤的过程中微网表面形成的动态膜(Dynamic Membrane,DM)来提高过滤的精度,达到微滤甚至超滤的效果。解决了传统MBR中存在的膜污染严重和造价较高等缺陷。 本课题的研究主要从三个方面展开:(1)研究投加PAC对动态膜的形成以及反应器运行的影响;(2)研究不同操作压力对动态膜的形成以及反应器运行的影响,探究新的反应器操作模式;(3)从理论角度出发,对传统一体式动态膜生物反应器进行理论研究。研究试验所得的主要成果有: 在研究PAC对动态膜反应器的影响时,将试验分为对照组和试验组两组。试验组按照2g/L的投加量投加PAC,对照组添加等量的普通泥土;试验在0.5Kpa的操作压力下运行,采用重力式自由出水。在反应器初期运行的180min内,试验组的膜阻力从3.23×108m-1上升到4.23×109m-1,浊度从27.3NTU下降到1.1NTU,试验组形成有效动态膜的时间缩短;在稳定运行的15d内,试验组的膜通量从28L.m-2.h-1下降到8.8L.m-2.h-1,对照组从24.8L.m-2.h-1下降到4L.m-2.h-1,投加PAC能够有效的缓解膜污染,延长反应器的运行时间;试验组对COD和氨氮的去除率分别为80.51%和74.08%,其中膜去除率分别为5.06%和2.61%,对TN和TP的去除率分别为32.31%和39%;在反冲洗之后,试验组的膜通量恢复率为86.78%,对照组的恢复率为79.43%,投加PAC有利于膜通量的清洗恢复。 在研究操作压力对动态膜形成过程的的影响时,将试验分成五个水平:0.1Kpa、0.30Kpa、0.5Kpa、0.7Kpa和0.9Kpa。清水试验测得动态膜膜组件的固有阻力为4×108m-1;试验发现,当操作压力小于等于0.1Kpa时,短时间内难以形成有效的动态膜;当操作压力为0.3Kpa和0.5Kpa时,通量先于浊度稳定,在操作压力为0.7Kpa和0.9Kpa时,浊度先于通量稳定;当操作压力为0.9Kpa时,形成有效动态膜的时间最短,因此最佳成膜压力为0.9Kpa。 在研究操作压力对反应器运行过程中的影响时发现:在操作压力为0.7Kpa和0.9Kpa时,反应器在运行的前期膜通量较高,但随着反应的运行,膜通量下降迅速,后期的膜通量反而低于0.3Kpa和0.5Kpa组别;在整个运行过程中其膜阻力水平在5.0×109m-1到7.0×1010m-1之间,高于低操作压力组别的5.0×109m-1到3.8×1010m-1;0.3Kpa和0.5Kpa操作压力下的反应器的膜通量恢复率高于0.7Kpa和0.9Kpa;相对于操作压力为0.3Kpa和0.5Kpa,0.7Kpa和0.9Kpa的反应器对COD和氨氮的去除率提高了3%到4%,膜去除率提高0.5%到1%;采用阶梯增加操作压力的操作模式之后,整个运行周期有了明显的延长,平均运行周期为18d左右,并且整个过程过程中反应器的产水量较明显提升,试验得出最佳的运行模式为0.5Kpa-0.7Kpa。 一体式动态膜反应器对污染物的去除是依靠反应器内的活性污泥和所形成的动态膜共同完成的,其中动态膜对污染物的去除率在2%-7%之间;动态膜所产生的阻力占总阻力的90%以上,并且形成动态膜的阻力与形成污泥层的厚度以及孔隙率等因素有关;从受力角度分析了颗粒在动态膜表面沉积所必需的条件因素,并且推导得到膜通量、污泥颗粒以及错流速度的临界条件的计算公式如下:J>0.675√ρdv3/π√μ;d<2.19π2μJ2/ρv3;v<3√2.19π2μJ2/ρd 在动态膜成膜阶段,要尽量缩短成膜所需的时间,使得颗粒尽快沉积下来,可以增加初始膜通量,减小污泥颗粒的粒径,降低曝气强度;在稳定运行期间,需要减缓污泥颗粒的沉积,可以通过相反的措施达到目的。