电场无纺布膜生物反应器运行效果及膜污染控制

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MBR是一种用于水处理的高效技术,因它具备出水水质良好且稳定,结构紧凑,占用空间小,混合液悬浮固体浓度高等长处而被普遍用于污水处理范畴,越来越受到人们的重视。然而,膜污染的存在以及膜组件费用较高等问题阻碍了MBR更进一步的发展与应用。针对目前膜组件造价昂贵以及附加电场MBR的研究存在电场功能用途较为简易,电场降低膜污染的研究不足等一些问题。因此,低廉且新型的膜材料开发研究以及电场对膜污染的控制就成为了解决以上问题的关键点。故本试验选取廉价的无纺布作为MBR中的膜材料来构建膜组件,并设计搭建了集电絮凝和电场力为一体的电场无纺布MBR,从最优工艺参数,污染物去除,膜污染控制,污泥特性,混合液特性,电极材料,无纺布膜材料,滤饼层结构等角度进行研究。通过对不同工作运行参数下的外加电场无纺布膜生物反应器(EMBR)的进出水水质,微生物活性等指标进行测定,从而得到反应装置的最优运行条件:间歇运行且加电时间为2分钟,板间距为3.0cm,电压为2.5V,水力停留时间为8.5h。在最优的工艺参数下,通过MBR与EMBR在同样操作条件下进行对比实验,结果表明两个装置的COD出水平均浓度分别为23.01mg·L-1、13.20mg·L-1,EMBR的出水COD平均去除率为95.15%,要大于对照系统的91.77%。MBR的出水氨氮平均去除率为90.03%,而EMBR的则为92.09%。MBR出水TP去除率达到22.87%,EMBR有更高的TP去除效果,去除率达到43.59%。MBR和EMBR的平均出水浊度以及浊度去除率分别为3.72NTU,3.31NTU;92.98%,93.13%。MBR平均污泥浓度值为5034mg·L-1,而EMBR的平均污泥浓度为7957mg·L-1,对比MBR,平均污泥浓度增加2923mg·L-1。整体上EMBR污泥的SVI值低于MBR污泥的SVI值。EMBR的污泥粒径更大,EMBR有更低的膜污染增长速率,EMBR在Rt,Rc,Rp上也都有一定程度的降低。相比较于MBR污泥比阻,EMBR污泥比阻更小,说明EMBR装置内污泥的过滤性与脱水性能更好。而极板溶出的铁离子大部分进入污泥中,被微生物所利用。EMBR的上清液与混合液过滤阻力,相较MBR都有所下降。在电场作用下,两装置的污泥混合液快速过滤性有所差异,而EMBR中的混合液Zeta电位要大于MBR中的。EMBR的无纺布膜面滤饼层里污染物质的含量更低。无纺布膜的表征说明电场的存在可以缓解无纺布膜表面的膜污染。
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