微管动态膜处理印染废水运行特性及通量提升研究

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本文以自适应性微管动态膜组件的产品化应用为导向,考察了该组件在印染废水处理中的运行特性,并与其在生活污水处理中的运行特性进行对比,比选了微管式动态膜组件处理印染废水中通量提升的关键参数,试验分析了该组件处理印染废水时的长期性能和效果,确定了实际应用中的操作方式。主要工作和结论如下:1.比较了微管动态膜反应器处理印染废水和处理生活污水的运行特性。在相同的出水压差条件下,与处理生活污水相比较:从运行条件和效果来看,处理印染废水时,动态膜的稳定运行周期短且初期运行通量下降较快,但处理效率相当;从污泥性质和动态膜性能来看,处理印染废水时,反应器内活性污泥粒径较小,沉降性能差,动态膜孔径小、通量较低、更易堵塞。2.探讨了不同出水水头和错流流速下的运行特性,考察了不同初始成膜通量和污泥浓度下的临界通量。出水水头越高,通量下降速率越快,稳定运行时间越短;错流流速大,动态膜厚度小且均匀,稳定运行通量低,但错流流速过大,动态膜不易形成。初始成膜通量越高,形成的动态膜临界通量越低;初始通量为430L/(m2·h)~600L/(m2·h)之间,动态膜可在8min以内快速形成,形成的动态膜临界通量在65L/(m2·h)~70L/(m2·h)之间。污泥浓度升高,动态膜临界通量降低;污泥浓度为3000mg/L~5000mg/L时,临界通量在65L/(m2·h)~70L/(m2·h)之间。3.试验分析了4种次临界通量(15L/(m2·h)、30L/(m2·h)、45L/(m2·h)、60L/(m2·h))下的动态膜运行特性。四种条件下污染物去除效果差异不显著(p>0.05),动态膜自身对UV254、COD和NH3-N的去除有一定的贡献,对TP基本没有去除效果;试验通量为60L/(m2·h)时,膜贡献最大。4种运行条件下,动态膜阻力变化趋势基本相同,但运行后期阻力相差较大,这主要是膜孔内污染物累积的影响,与管内污染物的累积关系不大。4.探究了外置式动态膜组件长期运行下的运行特性,确定了操作参数。外置式组件连续运行30个周期,总运行时长达到456h,最大单周期达到72h,表现出良好的通量可恢复性和污染物去除效果,出水色度、COD和NH3-N平均浓度分别为41、97.96mg/L和3.76mg/L,平均去除率达到93.2%、93.61%和94.0%。优化后的操作方式:运行周期为20h,“空曝+膜管内脉冲曝气”反洗。与实际印染厂污水处理系统相比,反应器内活性污泥微型动物群落结构相对较差,动态膜的出水水质却略好,尤其浊度和SS指标优势明显。试验研究结果可指导自适应性微管动态膜组件应用于印染废水处理的工程设计和运行管理。
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