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1、膜生物反应器中UF膜过滤阻力；r=影响因素膜生物反应器中UF膜过滤阻力影响因素膜一生物反应器(简称UBIS)是以超滤膜过滤代替传统活性污泥 系统的二沉池，起到泥水分离和加强系统处理功能的作用。该系统在 某些污水处理领域,特别是中水回用处理中的优越性已被大量的研究 成果所证实，但系统在运行过程中，由于膜污染而引起的过滤阻力不 断增加，膜过滤通量严重衰减的问题，仍是影响该项技术推广应用的 关键所在。在UBIS中，作为曝气池混合液中的污泥浓度(MLSS)和 残存的有机物浓度(COD),不仅是影响曝气池处理效果的重要因素, 而且还是影响膜过滤性能的主要因素。1试验装置与方法1.1 试验装置与流程试验装
2、置如图1所示。整个系统由生物反应器和膜组件两部分组成:生物反应器为完全 混合式曝气池，微型气泵鼓风充氧，反应器的有效容积为10 L；膜 组件为外压管式超滤膜组件，采用PAN/PS超滤膜，膜组件有效长度 为1000mm,膜面积为0.0173m2,流道高度为0.2mm。1.2 试验水质试验用原水取自兰州铁道学院22#家属楼污水排放口，经简单粗 滤、沉淀后作为曝气池进水，其水质见表1。表1 原水水质参数最大值最小值COD(mg/L)409223SS15168pH7.66.11.3 主要分析项目和方法出水COD用重倍酸钾法测定;MLSS用过滤烘干称重法;CODbr 为活性污泥混合液用滤纸过滤后液体的C
3、OD值，用该指标近似表示 混合液中有机物的浓度，其测定方法仍为重铭酸钾法。1.4 试验方法试验用活性污泥取自兰炼污水厂生活污水处理系统,经一定时间 的静态培养作为试验用污泥。活性污泥混合液的温度用冷却装置来控 制。每组试验结束后，拆除装置，用自来水清洗膜表面，再用 0.1%NaOH浸泡一定时间，以消除膜污染的影响。试验中控制膜过 滤压力为0.12MPa,膜面流速3.8m/s,曝气池水温25C,通过改变生物反应器中MLSS的浓度和污泥负荷,来实现生物反应器中CODbr 的改变，从而考察CODbr及MLSS对膜过滤通量(Jv)的影响。试验 数据均以系统运行到稳态时的记录数据为准。2试验结果与分析试
4、验共作了 8组，结果见表2。表2 CODbr对Jv影响试验条件及结果序 号COD进水(mg/L)生物 反应 器MLSS(吗污泥负 荷Ns COD 计， kg(kg d)_HRT(h)CODbR(mg/L)过滤通 量Jv L/(m2. h)COD出水(mg/L)12736.20.283.71583717.522916.70.254.21573315.132424.90.333.51473918.441923.60.393.21214217.853267.10.264.2334220.162565.20.323.61363822.5732090.184.62033037.582404.60.363
5、.41404019.8平 均 值267.55.90.33.815336.521对表2中的数据，以J、为横坐标，分别以CODbr和MLSS值作为纵坐标，在双对数坐标下作图，经计算得到：MLSS与Jv关系lgJv=1.85252-0.387261gMLSS(1)相关系数：r=-0.9702CODBR与JV关系lgJv=3.06085-0.68861gCODBR(2)相关系数：r=-0.914009由式(1)、(2)可得：Jv=71.2MLSS-600(3)Jv=1150CODbr06,)(4)对于运行过程中的污泥浓度MLSS和CODBR的值作线性回归。得到如下方程：CODbr=71.56+13.7
6、7MLSS相关系数：r=0.9632为了综合考察活性污泥混合液的MLSS和CODbr对膜过滤通1 的影响，先将污泥浓度的平均值MLSS=5.9g/L代入式(5),求出对应的CODbr t,并记作CODBR=153g/L,并以此作为MLSS和CODBR代入式(3)、(4)中，确定对应的膜通量值，以此作为相应各因素的过滤通量标准值，同时定义实际过滤通量与标准过滤通量的比 值为相应因子的过滤通量相关数，分别记作Ai与Az,所以有:Ai=Jv/Jv (MLSS) =71MLSS-039/ (71x5.9-039)Ai= (MLSS/5.9)(6)同理：A2= (CODbr/153) 069 (7)另外
7、，由于膜组件操作条件及水温一定的情况下，Jv与MLSS 及CODbr有关，所以进一步假定：Jv=M (A1A2)(8)为了求取式(8)中的M值，将表2中有关数据2有关数据代入 式(6)、(7)、(8),结果见表3。表3数据处理结果序号A1A2A1A2JvM10.9810.9780.9593735.5820.9300.9610.8943336.8931.0751.0281.1053935.2841.2121.1761.4264229.4650.9520.9820.9353335.2961.0501.0851.1393833.3670.8480.8230.6953042.998 L10210.63
8、 L171 1034-16将表3中AiA2与M两组数据进行回归得:lgM= 1.55811 .05036251g( A1 Az)相关系数：r=-0.9543M=36.15 (A1A2)4 (9)将式（9）代入式（8）得:Jv=36J5(AiA2)(,-5 (10)将式（6）、代入式（10）得:又由超滤基本方程式可知:Jv=ZP/wR 总(12)式中Jv膜渗透通量，1n3（m2.s）P膜两侧压差，pa 呼一滤液的粘度，Pa.sR总一膜过滤总阻力（包括膜本身阻力及污染层的阻力），L/m联立式（11） （12）,并将操作温度T=25C时的4w代入得：R j&=1.396x107AP.MLSS0 ,95.CODBR0345 (13)式中R总过滤总阻力（包括膜本身阻力及污染层的阻力）,L/mAP膜两侧压差，PaMLSS生物反应器中污泥浓度，g/LCODbr生物反应器中残存有机物浓度，mg/L由式(13),根据生物反应器中的MLSS、CODbr及膜组件的操作压力，可以计算出UBIS系统的膜过滤阻力。3结论对于以PAN/PS共混超滤膜为组件的UBIS系统，在曝气池混合=1液温度一定的条件下，混合液中CODbr对膜过滤阻力和膜过滤通 的影响比MLSS大。所以，曝气池采用高MLSS、低负荷的运转方 式将有利于增加膜过滤通量，提高系统的实用性。