气液两相流下膜的抗污染性能研究

膜表面浓差极化与滤饼层形成是膜污染的重要因素.通过管式膜曝气,使膜表面形成气液两相流,增大膜表面剪切力,能有效控制膜污染行为.实验通过微滤高岭土悬浊液,观察了不同曝气量下膜组件内气液流态,发现随着曝气量的增加,膜组件内气泡单元上升速率和频率加快,膜污染速率逐渐减小,延长了膜过滤运行时间.研究发现,气体的通入使膜表面湍流程度增大,有效减缓跨膜压力增长速率,并且实现了在较低流速下控制膜污染,节省了能耗成本,延长了膜使用寿命.     

膜-生物反应器处理高浓度有机废水膜污染影响因素的研究

以膜传质阻力的变化来表征膜污染的状况,在一体式膜-生物反应器处理高浓度有机废水的条件下,分别考察了抽吸时间、膜通量和混合液性质对膜传质阻力的影响,并分析了SS浓度和上清液溶解性有机物浓度(COD)与膜传质阻力之间的关系.结果表明,在曝气量相同,污泥浓度稳定在13g/L左右,停抽时间为3min时,适宜的抽吸时间为10min,膜通量为10L/(m2·h);膜传质20min的阻力R20与SS浓度和上清液COD浓度的定量关系式为R20=9.129E(+9) COD0.4497SS1.0189;膜外表面污泥层的迅速沉积和膜内表面微生物的滋生是高微生物浓度条件下膜-生物反应器膜污染的主要原因.     

膜生物反应器操作条件对EPS含量及膜污染的影响

通过3组平行膜生物反应(MBR)的长期实验,考察了不同污泥负荷和曝气强度下,膜污染状况、EPS浓度及其组分含量之间的关系.结果表明:污泥负荷越高,混合液中所含溶解性EPS含量越高,被污染膜片所粘附的多糖也越多,膜污染速率越快;MBR混合液的可过滤性与溶解性EPS,特别是多糖有较好的线性关系,这表明多糖是重要的膜污染物质.当污泥负荷在0.08 kgCOD/(kgMLVSS·d)左右时,反应器能较长时间稳定运行.在稳定运行的系统中,曝气强度对EPS浓度影响不明显.     

颗粒填料复合式膜生物反应器运行参数对膜污染的影响

为了探讨颗粒填料在减缓膜污染方面的作用,通过正交实验,研究了颗粒填料复合式膜生物反应器(HMBR)中膜通量、悬浮污泥浓度、颗粒填料体积三个运行参数对膜污染的影响.在实验过程中用平均膜过滤阻力的上升速率(K)来表征膜污染速率.结果表明,膜污染速率与膜通量、悬浮污泥浓度成正比,与填料体积成反比,填料颗粒能够有效地减缓膜污染和提高膜生物反应器的运行稳定性.各运行参数对膜污染速率的影响次序为:膜通量>悬浮污泥浓度>填料体积.在本实验条件下HMBR的最佳操作参数是:X=4g MLSS/L,C=20%,J=4.5L/(m2·h).     

影响一体式平板膜生物反应器临界通量的因素

利用阶梯式通量递增法测定了一体式平板膜-生物反应器中的临界通量,对不同操作条件下测定值的差异进行了考察.通过正交试验设计,研究了曝气强度、污泥浓度(MLSS)和滤液COD(SCOD)三个因素分别在0.8,1.2,1.5 m3/h;10,20,30 g/L和50,100和150 mg/L水平下对临界通量测得值的影响.研究发现,污泥浓度和SCOD均对临界通量测得值呈负影响作用,而曝气强度则起正作用.随着污泥浓度和SCOD的增大,临界通量测得值是逐步减小的;而曝气强度的增大在一定程度上可以提高临界通量值.其中,临界通量测定值受SCOD的影响最大,MLSS次之,曝气强度最小.     

基于跨膜压差变化特征的膜生物反应器曝气条件的优化

采用膜生物反应器对石化废水进行处理,在300L/h,150L/h及75L/h三个曝气量下,研究跨膜压差及单周期跨膜压差变化率(K)的变化特征.试验结果表明:跨膜压差呈指数型曲线变化,跨膜压差与运行时间的关系式为:ΔP=Aebt.不同曝气量下,单周期跨膜压差变化率K的变化范围为0~2.5Pa/s,曝气量的改变并不能改变K值增大的趋势.但是,曝气量对K值变化特征有影响,在提高曝气量的条件下,K上升的速率较缓.可依据单周期跨膜压差变化率K的变化趋势,对膜生物反应器的曝气进行过程控制,并同步减缓膜污染的进程.     

平板膜生物反应器操作运行条件对膜污染特性的影响

采用正交试验法分析评价浸没式平板膜一生物反应器操作运行条件对膜污染的影响．试验选择了影响膜污染的3个主要因素,结果表明各因素对膜污染的主次关系为：污泥浓度〉抽停时间比〉曝气强度;其优化的操作条件为：污泥浓度5500mg／L,抽停时间比10：4,曝气强度0．3m^3／h．试验同时测定了各部分膜阻力的分布情况,结果表明,外部阻力是膜阻力的主要组成部分,因而设法减轻泥饼层或凝胶层的沉积是减轻膜污染的重要手段．     

pH对膜污染层EPS污染特征的影响及机理分析

溶液pH值不仅影响溶质的电荷等表面性质,同时也影响膜表面的特性,从而影响溶质与膜表面之间的相互作用和溶质在膜面的沉积量及膜通量.胞外多糖(Extracellular POlvsac-charides,EPS)是膜生物反应器(Membrane Bioreactor,MBR)中主要的膜污染物质之一,从实际MBR膜污染层中分离纯化得到的EPS,在EPS引起膜污染机理分析的基础上,以过滤阻力、EPS在膜表面沉积量及膜通量为评价指标,综合分析不同溶液pH对EPS污染特征的影响,可为揭示MBR中EPS膜污染的成因和机理以及污染膜的清洗提供参考.结果表明,MBR膜污染层EPS的膜污染过程较好地符合沉积阻力模型,EPS在膜表面的污染主要是EPS沉积引起的;EPS溶液的pH越高,其与膜之间的排斥力越大,沉积量越少,沉积阻力越小,膜通量越高.pH为7.0时,沉积阻力为3.34×10~(11) m~(-1),沉积量为1.25 g/m~2,初始相对膜通量为9.8%.     

平板膜生物反应器膜间距与曝气气泡形态对膜污染形成的影响

以平板膜生物反应器为研究对象,研究了不同膜间距(4.0mm,8.0mm,12.0mm)和不同曝气管开孔直径(1.0mm,2.0mm,3.0mm)对膜污染的影响.同时建立了模拟膜生物反应器,采用摄像和图形分析法观测了气泡在膜间的上升运动.结果表明在相同比曝气量下,膜间距为4.0mm时,膜污染程度最轻.摄像和图形分析结果表明膜间距为4.0mm时,气泡形状为球帽形,气泡扭曲变形程度最大,单个气泡冲刷面积最大,但气泡上升速度由于"壁效应"而明显减小.在不同曝气孔径下比较了膜阻力上升速率和活性污泥悬浮液中溶解氧的差异,曝气开孔直径为1.0mm时,膜阻力上升速率最小,活性污泥悬浮液中溶解氧浓度最大,曝气开孔直径为1.0mm的管状曝气器既能有效控制膜污染,又能给微生物提供较高的溶解氧,是较为理想的曝气器.     

微粒子辅助过滤控制膜污染

基于微粒子辅助过滤原理,提出了一种新型膜污染控制方法,通过在膜表面形成一层疏松滤饼层控制膜污染.通过向原水中加入硅藻土颗粒,使其在膜表面形成一层疏松滤饼层,防止污染物直接在膜表面形成致密性滤饼层导致膜通量急剧衰减,从而达到缓解、控制膜污染的目标;进行周期性气-液混合清洗后,膜与硅藻土颗粒同时得到清洗再生.实验通过加入不同量、不同粒度硅藻土粒子验证膜污染控制效果.结果表明:硅藻土助滤剂对超滤过程膜污染控制效果与助滤剂粒径大小以及投加量有关.加入适量较大粒径助滤剂可有效降低过滤阻力,提高膜通量.而助滤剂粒径过小或投加量过多反而会增大过滤阻力,加剧通量衰减.投加2.0g/L粒径为35μm的硅藻土助滤剂为实验最佳条件,可使相对膜通量和通量恢复率分别提高9%和8%.