膜生物反應(yīng)器工藝

1、利用浸沒式中空纖維膜生物反應(yīng)器的橫向振動控制結(jié)垢陳超陳超化學工程化學工程1001131610910011316109 背景背景研究內(nèi)容與方法研究內(nèi)容與方法技術(shù)路線技術(shù)路線1234目錄預(yù)期的目標預(yù)期的目標01背景1.1 背景 MBR 水是人類生存的根本,是人類經(jīng)濟發(fā)展和社會進步的生命線，是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。在世紀的今天，水資源問題已經(jīng)成為全球資源環(huán)境的首要問題，直接影響、制約著人類社會的生存和發(fā)展。水量少水量少分布不均分布不均 我國全部水資源總量為巧億,位居世界第六位,但是由于人口眾多,人均占有量為,僅為世界人均占有量的,耕地面積占有水量僅為世界平均水平的。 同時由于我國地域遼闊,地形復(fù)

2、雜,造成了我國水資源在時空分布上極不均勻。占國土面積的西北干旱和半干旱地區(qū),水資源量只有全國的。而占國土面積的東南部,其水資源量占全國的。而且西北干旱和半干旱地區(qū)水資源時程變幅大,冬春少雨,夏秋多雨,造成了降水量和徑流量年際年內(nèi)變化很大,更給這些地區(qū)水資源的利用帶來了困難。1.2 膜生物反應(yīng)器及其優(yōu)點 MBR膜生物反應(yīng)器具有以下優(yōu)點：1.出水水質(zhì)好，出水經(jīng)消毒后可直接回用。2.容積負荷高、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小，易于實現(xiàn)自動化、操作管理方便。3.以膜截留代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝中的二沉池，克服了傳統(tǒng)活性污泥法因污泥膨脹而帶來的問題，同時實現(xiàn)了固體停留時間和水力停留時間的相互獨立，這樣在生物處理單元中可以保持

3、很長的污泥齡，為世代周期較長的自養(yǎng)菌創(chuàng)造生存條件，實現(xiàn)了傳統(tǒng)工藝難以達到的硝化作用。4.污泥濃度高、污泥齡長、剩余污泥少且無需消化可直接脫水處理，既減少了對外界環(huán)境的影響，又節(jié)省了污泥處置的費用。1.3 SMBRMBR它代表了一種用于廢水處理的先進技術(shù)，它可以節(jié)省操作空間并降低過程的能耗。生物反應(yīng)器可以完全保留細菌和生物質(zhì)并且與膜組件分離一起，也產(chǎn)生優(yōu)異的質(zhì)量效率。浸沒膜補充單元通常使用孔徑小于0.2m的超濾膜或微孔膜（UF / MF）膜。 浸沒式膜生物反應(yīng)器（SMBR）將常規(guī)生物反應(yīng)器和浸沒膜組合過濾單元一起作為處理設(shè)施。浸沒式膜生物反應(yīng)器1.4 SMBR的發(fā)展MBR 具有上述優(yōu)點，SMBR

4、已經(jīng)在過去二十年被廣泛采用和研究。然而，SMBR應(yīng)用的主要挑戰(zhàn)仍然是膜污染，膜污染可以導(dǎo)致膜滲透性的顯著降低以及更頻繁的膜清潔和替換，從而增加操作成本。 已采用幾種方法來減少SMBR中的膜污染，包括（i）給水的預(yù)處理；（ii）改善膜性能和（iii）通過空氣噴射優(yōu)化流體動力學條件。以往采用降低膜污染的方法：1.5 研究背景它們的有效性歸它們的有效性歸因于振動產(chǎn)生增強的因于振動產(chǎn)生增強的膜表面附近的剪切應(yīng)膜表面附近的剪切應(yīng)力，減少了來自大量力，減少了來自大量進料的污垢沉積。進料的污垢沉積。比較了充氣比較了充氣和振動膜過濾系和振動膜過濾系統(tǒng)的使用。統(tǒng)的使用。 得出得出結(jié)論，振動膜過結(jié)論，振動膜過濾相

5、對于充氣系濾相對于充氣系統(tǒng)在結(jié)垢控制和統(tǒng)在結(jié)垢控制和能量消耗方面具能量消耗方面具有明顯的優(yōu)勢。有明顯的優(yōu)勢。 最近，已經(jīng)提出在最近，已經(jīng)提出在SMBRSMBR中使用膜振動作為膜的結(jié)垢控制的替代方案。研究了橫向葉片中使用膜振動作為膜的結(jié)垢控制的替代方案。研究了橫向葉片膜的膜的縱向縱向振動和凝聚劑添加以提高浸沒中空纖維膜的過濾性能。振動和凝聚劑添加以提高浸沒中空纖維膜的過濾性能。MBR02研究內(nèi)容研究內(nèi)容與方法與方法2.1 材料與方法 MBR 模塊II可以容納多達200個纖維（排列成5行，每行有40個纖維）。 模塊是有一個55的膜纖維束，長度為18厘米，纖維間距為5毫米。 在實驗中使用兩種類型的膜

6、模塊（模塊I和II）：模塊I用于短期試驗，模塊II用于短期和長期試驗。2.2 實驗裝置 MBR 兩種設(shè)置都包括反應(yīng)器，振動機構(gòu)和滲透測量設(shè)備。 設(shè)置 使用膜組件I，這種設(shè)置允許橫向和縱向振動，并且它主要用于短持續(xù)時間測試。2.2 實驗裝置 MBR 長時間試驗在裝置中用模塊使用橫向振動進行。 設(shè)置包括兩個有機玻璃容器，進料罐和反應(yīng)器罐，并且流出物連接到排出物。2.3 分析方法 MBR 對于長期試驗，MLSS和MLVSS的濃度根據(jù)標準方法進行定量以及測定COD。通過離子色譜測量由NO3-N表示的氮濃度。如一些報道表示，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)SMP和EPS對膜過濾性能具有顯著影響。碳水化合物和蛋白質(zhì)是主要的SMP

7、和EPS組分，并且監(jiān)測它們在長時間測試中的濃度以量化在膜振動下的生物效應(yīng)。將來自反應(yīng)器的收獲的混合液的樣品在4000rpm離心10分鐘以分離上清液和污泥。上清液在用0.45m乙酸纖維素膜（CA，F(xiàn)isher Scientific）過濾后，被認為是SMP。然后將污泥用相同體積的Milli-Q水重懸，并置于80的水浴中30分鐘，之后將樣品以4000rpm離心10分鐘，上清液通過0.45mCA膜過濾，滲透物被認為是EPS。分析SMP和EPS兩者的碳水化合物和蛋白質(zhì)級分。碳水化合物和蛋白質(zhì)通過苯酚-硫酸法（使用葡萄糖作為標準品）和改進的Lowry法，分別使用牛血清白蛋白（BSA）作為標準進行測定。03技術(shù)路線技術(shù)路線Part 13.1 技術(shù)路線技術(shù)路線 操作路線短期測試振動頻率的影響間歇振動的影響橫向和縱向振動之間的比較振動和空氣噴射過程的比較長時間測試3.2 數(shù)據(jù)分析與結(jié)果討論 MBR04預(yù)期的目標預(yù)期的目標4.1預(yù)期目標 MBR在本研究中