三种一体式MBR的膜生物反应器污染趋势与解决
摘要:对活性污泥一膜生物反应器、生物膜一膜生物反应器、复合式膜生物反应器的除污效果和膜污染趋势进行了研究。结果表明:活性污泥一膜生物反应器的膜污染程度最轻，膜通量下降速度最慢，膜污染也最容易消除;生物膜一膜生物反应器的膜污染程度最重，膜通量的下降速度最快;较大的曝气量可减轻膜的污染程度并减缓膜通量的下降速度。
关键词:一体式膜生物反应器;膜污染;膜通量
1试验装置与方法
1.1原水水质
原水为学生宿舍的盟洗废水，其水质见表1
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1.2试验装置
采用两套完全相同的装置(分别记作ln}2#)进行试验。工艺流程见图1反应器为有机玻璃制成，直径为200mm，高为2m，内置孔径为0.2um、膜面积为0.5m2的聚偏氟乙烯中空纤维膜组件。依重力间歇出水，由液位自控仪控制反应器内水位基本恒定。
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1.3试验方法
l#、2#装置的气水比分别为30:1和60:1,HRT和操作压力均相同(分别为5h,10kPa)，依次按三种不同类型的膜生物反应器运行，每种反应器开始运行前均对膜组件进行清洗。运行工况见表2
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1.4分析项目及方法
每2-3d对系统进水(17一26℃)和膜滤出水的COD,NH3一N、浊度及上清液的COD测定一次，均采用标准方法。膜出水量每天测定一次。
2结果与分析
2.1对污染物的去除效果
三种一体式膜生物反应器在两种运行工况下的除污效果见表3
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从表3可知，三种一体式膜生物反应器对氨氮、浊度和COD的去除率都很高，但生物反应器去除COD的效果相差较大，相比较而言活性污泥一膜生物反应器的去除效果更稳定些。
2.2膜通量的下降趋势
三种一体式膜生物反应器出水量的变化情况如图2所示。在两种运行工况下均是生物膜一膜生物反应器的膜通量下降速度最快，复合式膜生物反应器次之，活性污泥一膜生物反应器的膜通量下降速度最慢;对于同一种类型的膜生物反应器而言，第二种运行工况下的膜通量下降速度较慢。
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2.3膜的清洗
膜的清洗包括5个步骤:清水浸泡;水反冲;气反冲;稀NaC10液浸泡1h;稀H2SO4液浸泡1h,如清洗后膜通量的恢复效果仍较差则再增加24h的碱液浸泡。清洗前后膜出水量的变化见表4
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从表4可知，经清洗后活性污泥一膜生物反应器的膜出水量恢复率最高;2#装置的膜出水量恢复率高于1#，说明大的气水比不但能使膜通量下降缓慢，而且膜通量也易于恢复。
2.4膜污染比较
在5个清洗步骤结束后，采用标准方法(重量法)分别对清洗液中总固体和溶解性固体含量进行了测定，然后折算成单位膜面积吸附的固体量，最后根据反应器的运行天数求出平均每天膜所吸附的总(或溶解性)固体含量，结果见表5。
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由表5可知:①活性污泥一膜生物反应器的膜污染程度最轻，生物膜一膜生物反应器的膜污染程度最重，这与反应器运行过程中膜通量下降趋势是一致的。虽然1“活性污泥一膜生物反应器的日均吸附总固体量多于复合式膜生物反应器，但二者膜通量的恢复程度是不同的(恢复率分别是85.2%和59.1%)，若以膜通量恢复到初始通量的85.2%为标准，则复合式膜生物反应器的膜日均吸附总固体量应为0.447m岁(。m，·d)。②较大的曝气量能减轻膜污染程度。
2.5膜通量下降的影响因素分析
①膜的溶解性有机负荷
在一体式活性污泥一膜生物反应器中悬浮污泥分布均匀，原水与微生物接触充分，使得反应器对COD的去除率较高;另外适量的污泥浓度和曝气量也使得膜表面形成了一层松散的多孔滤饼层，可将某些能透过膜的可溶性小分子物质截留在反应器内，这些都降低了膜的溶解性有机负荷(膜所吸附的溶解性固体含量相对较低也说明了这一点)。从表5可知，各种反应器中为膜所吸附的溶解性固体量占总固体量的比例都很大，因此降低了膜的溶解性有机负荷，也就减轻了膜的污染程度，使得膜通量下降缓慢。对于生物膜一膜生物反应器而言，由于有机物与微生物的接触不如活性污泥式反应器充分，因而对COD的去除率不高或不稳定。同时也难形成滤饼层，使得溶解性有机物易在膜孔内吸附和累积，导致膜孔径减小和膜阻力增大，致使膜通量下降速度较快。
②曝气量和膜的摆动程度
虽然2#反应器的污泥浓度高于1#反应器，但膜的日均吸附总固体量和膜通量下降速度却均低于1#的同类反应器，这说明较大的曝气量可减轻膜污染程度，其原因是曝气量大时膜更容易摆动起来，增大了膜面的剪切力，从而减小了膜面污染物的粘附几率，防止了在膜面上形成坚实的滤饼层。此外，生物膜式和复合式膜生物反应器中生物填料的存在对膜的摆动有一定的影响，这可能也是膜吸附污染物质较多的原因。因此，曝气量和膜的摆动幅度是影响膜污染程度的重要因素。
3结论
①与复合式及生物膜一膜生物反应器相比，一体式活性污泥一膜生物反应器具有较高且稳定的COD去除率，膜的污染程度最轻，膜污染也最容易消除。生物膜一膜生物反应器的膜污染程度最重，膜通量下降速度最快。
②较大的曝气量可以减缓膜污染程度和膜通量的下降速度。
参考文献:
1张军，王宝贞，张立秋，等.复合淹没式膜生物反应器脱氮除磷效果研究[J〕.中国给水排水，2仪旧，16(9):9一11.
2国家环保局.水和废水监测分析方法〔M〕.北京:中国环境科学出版社，1994.
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