气提式循环流MBR处理染整废水试验研究及膜污染分析

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染整废水具有高COD、高色度、难降解等诸多难处理特征。需要开发出比较先进、费用较低而处理效果好的处理工艺。本研究使用一种新型气提式循环流MBR对高浓度染整废水进行处理,既将膜的高效截留作用与活性污泥法完美结合起来达到了理想的处理效果,又可以减少能耗。本文旨在为该新型ACF-MBR工艺能更好在工程实践中应用,及减少膜污染并根据不同工艺条件选择合适的膜组件提供理论依据。整个实验从驯化结束开始正式持续了123天,期间改变回流比、增设水解酸化池、MLSS和曝气强度。在不同条件下分析测定进出水水质、膜流量、污泥特性、膜阻力等参数,研究不同操作条件及污泥性质对中空纤维膜和平板膜的污染及MBR处理效果的影响;分别测定了EDTA二钠法提取的EPS的溶液中蛋白质和多糖的含量以及zeta粒径,并用常规方法监测污泥VSS和SS,对滤饼层及MLSS成分和EPS的zeta粒径与膜阻力的相关性进行分析。本文主要得出了如下结果:(1)整个过程中,中空纤维膜对CODCr去除效果优于平板膜,两种膜出水无明显色差,且两种微滤膜对有机物均可以起到显著的截留效果。(2)增设水解酸化池后,CODCr及色度去除效率均明显提高。随着回流比的增加,CODcr的处理效率有上升趋势。单独使用ACF-MBR处理染整废水时,色度去除率随回流比的增大而显著降低。排泥使出水CODCr略微下降,对色度影响甚微。曝气强度过高或过低均会导致出水CODCr增大,色度去除率随着曝气强度增加而提高。(3)分析膜通量衰减状况,初始膜通量越大,比膜通量衰减越快;与中空纤维膜相比,平板膜具有较高的比膜通量。分析膜阻力,中空纤维膜阻及其增长速率要明显高于平板膜;两种膜组件的凝胶滤饼层阻力占总阻力的98%以上,经过物理清洗就基本可以恢复膜通量。(4)回流比越高,膜污染越缓慢,尤其对于平板膜;膜阻增长速率与污泥浓度基本呈现线性关系;两种膜阻增长率与曝气强度呈现很好的负的线性关系,且中空纤维膜的线性斜率要大于平板膜。(5)污泥粘度与膜污染关系显著,监测结果显示污泥粘度与中空纤维膜和平板膜膜阻之间的皮尔逊系数rp分别为:0.974和0.937.对比分析两种膜的电镜扫描,平板膜新膜表面膜孔更加均匀,所形成的滤饼层更加致密。污染后的中空纤维膜支撑层内部没有明显的污染物质。(6)中空纤维膜滤饼层中的蛋白/多糖及EPS/VSS值要普遍高于平板膜滤饼层和MLSS。EPS中蛋白/多糖要很大程度上高于SMP中蛋白/多糖。中空纤维膜和平板膜滤饼层中EPS及蛋白/多糖分别与两种膜Rf均显示出相似的强相关性。滤饼层EPS的zeta粒径与两种膜阻力具有强负相关性且与中空纤维膜相关性更强些。(7)增大回流比、减小污泥浓度及增加曝气强度均会导致MLSS和两种膜滤饼层中的蛋白/多糖、EPS/VSS出现不同程度的降低,这与操作条件及各种成分与膜污染的关系相符合。
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