MBR系统中膜污染状况的研究
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张慧芬
摘 要 : 结合国内外污水处理市场发展趋势 , 分析了天津地区开展 中水回用工 程建设的 可行性 , 简 要介绍了 中水的 概念 及中水回用工艺等内容 , 针对天津地区中水发展现状进行了探讨 , 指出了存在的问题 , 以期提高人们的中水 回用意识 , 促 进中水事业的 发展 。 关键词 : 污水处理 , 中水 回用 , 工艺流程 , 处理方式 中图分类号 : X 703 文献标识码 : A 处理技术要求。海水则含 有 3. 5% 的溶 解盐 和大量 有机 物 , 其杂 质含量为污水二级 处理 出水的 35 倍 以上 , 因 此无论 基建 费 或单 位成本 , 海水 淡化都超过污水回用。 城市中水回用技术就是提高处理 后的水质 , 回供 给工业 和城 市杂用水的方法 , 把经 过处理 的污 水作 为一种 新的 水资 源 , 加以 再利用 , 以缓 和水危机 , 有利于提高水 资源综合 利用的 经济效 益。 在美国、 日本 、 以色列等国 [ 2] , 厕所冲 洗、 园 林和农田灌 溉、 道 路保 洁、 洗车、 城市喷 泉、 冷 却设 备 补充 用 水等 , 都大 量 的使 用 中 水。 天津市城市排水系统系已形成较为 完善的六 大排水系 统 , 即 纪庄 子排水系统、 咸阳路排 水系 统、 双 林排 水系 统、 张 贵 庄排 水系 统、 赵沽里排水系统及北仓排水系统 , 为污水 再利用提供 了便利 的收 集条件。我市是水资 源匮乏 的地 区 , 城市污 水就 近可 得 , 易 于收 集 , 易于处理 , 且数量巨大 , 稳定可靠。凡是污 水处理 厂都可 将污 水再次适当处理后回用 , 足可以缓解城 市的供水 紧张。但目 前我 市中水配套设施尚未全面普及 , 因此从现 在开始重 视中水回 用的 建设将给我们带来由 于膜孔 的堵 塞和膜 表面 污染 物的 沉积 引起 的 , 影响膜污 染的因素主要包括膜的性能、 混合 液的性 质、 混 合液 的水利特性。大量研究表明采用反 冲洗、 预处理、 优化 运行条 件、 改善膜的性能措施可有效减缓膜 的污染 , 延长膜 的使用 寿命。随 着对膜生物反应器污染机理研究的 深入 , 膜材料和 膜制造技 术的 发展 , 膜分离工艺的完 善 , 膜污染 问题必将得到解决 , 膜生物反 应
3. 4 膜材料选取及膜组件安装
1) 膜材料选取 : 已经商品化的 膜材料有 硝化纤维 素 ( CN ) 、 醋 酸纤维素 ( CA ) 、 CN CA 混合膜、 聚 乙烯 膜 ( PE ) 、 聚丙 烯膜 ( PP) 、 聚丙烯氰 ( PPC ) 、 偏氟乙烯 ( PVF ) 及聚偏 氟乙烯 ( PVDF ) 等 , 在选 择膜材料时应 从 材料 的强 度、 热 稳定 性、 化 学稳 定 性、 耐 污染 性 能、 产水性能 、 使用寿命、 膜造价等方面进行 技术分 析和经济 性评 价来确定。 2) 膜孔径选 择 : 从理 论上讲 , 在 确保 污染物 被截 留的 情况下 , 选择 孔径大的 膜可 以使 水通量 提高。但 实 验发 现 , 选用 较大膜孔径 , 反而加速 了膜 的污 染 , 水 通量 下降 很快。 一般 膜的 切割颗粒尺寸 ( 截留 分子量 ) 应比 要分离 的污染 物的尺 寸小 一个 数量级。 3) 膜表面改性 : 考虑到废水 中的污染 物和活性污 泥是有 机物质 , 为了 防止膜污染 , 应降低膜和 原水间的 界面能 , 因此 应采 用具有优良的抗污 染特 性的亲 水性 膜 ; 另外 , 膜材 料的 电荷 与溶 质的电荷相同 的膜 也 较耐 污染。 4 ) 膜 组 件的 安 装 : 为防 止 膜污 染 , 膜组件在 安装时应合理确定膜丝的长 度、 膜 丝的松 紧、 膜 组件 和曝气池墙体之间的距离、 膜组件和空气 扩散管之 间的距离 以及 膜组件和反应器液 面、 空气护 散器 和曝 气池底 之间 的距 离 , 以保 证在一定曝气量下获得较高的液体 上升速率 , 减少 污泥层在 膜表 面的沉积 , 减 缓膜污染。
030001
第 36 卷 第 32 期 2 0 1 0 年 1 1月
文章编号 : 1009 6825 ( 2010) 32 0179 02
山
西
建
筑
SHANX I ARCH I TECTURE
Vo. l 36 N o . 32 N ov . 2010
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浅析中水回用在天津地区水资源利用中的作用
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第 36 卷 第 32 期 2 0 1 0年 1 1 月
山
西
建
筑
SHANX I ARCH I TECTU RE
V o.l 36 N o . 32 N ov . 2010
文章编号 : 1009 6825 ( 2010) 32 0178 02
M BR 系统中 膜污染状 况的研 究
梁 宇
摘 要 : 解释了膜污染的成因 , 分析了膜污染的影响因素 , 详细 介绍了膜 的清洗 , 预处理 措施 , 操作 条件的优 化等膜 污染 控制对策 , 以期有效减缓膜的污染 , 延长膜的使用寿命 。 关键词 : M BR, 膜污染 , 影响因素 , 防治对策 中图分类号 : X 703 文献标识码 : A 染的速率。通过电镜 照片 发现经 过絮 凝和吸 附预 处理 的膜 表面 没有形成污染层。
3 膜污染的防治 3. 1 膜的清洗
1) 空气反吹。研 究表 明通过 对几 种不同 的过 滤 空气 反吹 操作模式的运行 , 15 m in 过滤和 15 m in 空气反吹可以获得稳定的 通透量和总透过量 , 与连续运行的工艺相比透 过量提高到 370% , 说明空气反冲可以减缓膜污染 , 但对膜 组件的强 度要求更高。 2) 水反冲洗。用处理水对膜进行 定期反冲洗 , 其冲 洗强度和 水量要 比出水的强度高、 水量大。水反冲洗 对膜性能的 要求也高。 3) 空 曝气。空曝气 就是 在 停止 进出 水 时 , 加大 曝 气强 度 并连 续 曝气 2 d~ 3 d , 以冲脱沉积在膜表面上的污泥层。 4) 药物法。最有效的 方法是根据污染 的程度 , 把膜组 件浸在 化学清 洗剂中 2 h ~ 48 h。 5) 超声波清洗。超声波可以改变污 泥的结构和 毛细管抽 吸时间 ; 同时也降低了污泥的 水合作用速率 ; 污泥通过高 分子电解 质调节 后 , 超声波的应用改 变了聚 合电 解质 的 电位 , 从 而改 变了 其内 部结构 , 减少了分支结构和缩短了分支的延伸 , 出现了没有丛毛 状 的光滑表面, 它间接改变了污泥结构 , 从而降低了污泥的 电位。
1 膜污染的成因
膜污染一般是指 污水中 的污 染物 ( 包 括微粒、 胶 体粒 子或大 分子溶质 ) 与膜表面存在物理化学或机械作 用而引起 的膜面上的 沉淀与积累。膜孔内吸附造成 的孔径变小 或堵塞 , 使膜的 透水阻 力增加 , 妨碍了膜表面上物质的溶解 与扩散。从 而导致膜 通量与 分离特性的不可逆变 化现象 , 广义的 膜污染还包 括由于浓 差极化 导致凝胶层形成的可 逆变化现象。
2 膜污染的影响因素
膜污染除了与膜 本身材质与组件形式 有关外 , 还有许 多重要 影响因素。 1) 污 泥浓 度 ( M LSS) 。污泥 浓度 过低时 , 活 性污 泥对 溶解性有机物的吸附 和降解能力减弱 , 使得上清 液中溶解 性有机 物浓度增加 , 从而易 被膜表 面吸 附形 成凝胶 层使 过滤阻 力增 加 , 膜通量因而下降。当污泥浓度 过高时 , 污泥在膜 表面沉积 形成较 厚的污泥层 , 导致过滤阻力升高和 膜通量下降。 2) 胶体、 溶 解物。 M BR 内胶体与溶解物在膜污染中起到重要作用 , 其阻力系数是总 污泥 ( 包括 SS、 胶体、 溶解物 ) 阻力系数的 10 倍。以过膜的水阻力 计算 , 胶体和溶解物在膜污染中起到约 75% 的作用。 胶体混合液 粘度的上升将会 影响 到膜表 面的 流动状 况 , 减弱 湍流传 质 , 进而 加剧膜表面的浓 差极 化 , 引 起传 质推 动力下 降 , 从而造 成了 膜通 量的下降 , 并遏制了水力剪切力对污染层的脱除作用。
3. 2 预处理措施
对混合液进行絮 凝、 沉淀、 投加填料等预 处理 , 可有效 降低混 合液悬浮物浓度 , 改 善活性 污泥 或膜 表面的 性质 , 从而 减缓 膜污
收稿日期 : 2010 07 03 作者简介 : 梁
宇 ( 1978 ) , 女 , 工程师 , 王孝雄建筑设计事务所, 山西 太原
0 引言
随着现代社会工 业的迅猛发展 , 世 界人口增 长和社会 经济的 发展 , 城市用水 量剧 增 , 加 以水 质 不断 恶 化 , 水资 源 情况 日 趋紧 张 , 这已成为世界 各国面 临的 重要问 题。我国 水资 源总 量可 观 , 居世界第 4 位 , 但人均仅为 世界 平均水 平的 1/4。同 时在 时间和 地区分布上很不平衡 , 南方多北方少 , 污水 排放量也 逐年增 加 , 河 湖污染日趋严重 , 北京、 天 津、 长春、 大 连、 青岛、 唐 山和 烟台 等大 中城市已受到水资源 短缺的严重威胁 [ 1] , 城 市工业每 年损失达数 千亿元。我国是一个严重缺水 的国家 , 解决水资 源短缺的 主要办 法有三种 : 节水、 蓄 水 和调 水 , 而 节水 是三 者 中最 可 行和 最 经济 的。节水主要有两 种手段 : 总 量控 制和再 生利 用 , 中水 利用 则是 再生利用的主要 形式 , 是缓 解城 市水 资源紧 缺的 有效途 径 , 是开 源节流的重要措 施 , 是解决 水资 源短 缺的最 有效 途径 , 是缺 水城 市势在必行的重大决 策。 目前国内外污水 处理市场发展非常迅 速 , 各 种处理技 术也日 趋成熟 , 在水资源紧 缺的现 实情 况下 , 将污 水进 行深度 处理 后再 利用是必然的发展趋 势。所以 污水处理并 不是最终 目的 , 实现水 资源再利用才是当今 城市污水治理的出发 点 , 应 大力推行 污水资 源化再利用技术 , 提高它的环境效益、 经济效益和社会效益。 天津地区水资源 的保障主要以跨流域调水 ( 南 水北调 ) 、 海水 淡化、 污水资源 化等 手 段为 主 , 三 者相 比 较 , 跨流 域 调水 工 程浩 大、 工期长、 造价高 ; 海 水淡化 与污 水资 源化相 比较 , 由 于生 活污 水污染物浓度较低 ( < 0. 1% ), 可 生化 性较好 , 处 理难 度较小 , 而 且可用深度处理方法 加以去除。因此 , 当生活污 水的排水 作为中 水水源时 , 主要污染物的浓 度指标 COD, BOD5 , SS , NH 3 N 可满足 器也将得到更加广泛 的应用。 参考文献 : [ 1] [ 2] 赵奎霞 , 张传义 , 李中和 . 清洁生产思想在 M BR 膜污染控制 中的应用 [ J] . 能源环境保护 , 2003, 17( 2): 41 43 . 郑 祥 , 樊耀波 . 膜生物 反应器运行条件的优化 及膜污染的 控制 [ J] . 给水排水 , 2001, 27( 4): 41 44 .
摘 要 : 结合国内外污水处理市场发展趋势 , 分析了天津地区开展 中水回用工 程建设的 可行性 , 简 要介绍了 中水的 概念 及中水回用工艺等内容 , 针对天津地区中水发展现状进行了探讨 , 指出了存在的问题 , 以期提高人们的中水 回用意识 , 促 进中水事业的 发展 。 关键词 : 污水处理 , 中水 回用 , 工艺流程 , 处理方式 中图分类号 : X 703 文献标识码 : A 处理技术要求。海水则含 有 3. 5% 的溶 解盐 和大量 有机 物 , 其杂 质含量为污水二级 处理 出水的 35 倍 以上 , 因 此无论 基建 费 或单 位成本 , 海水 淡化都超过污水回用。 城市中水回用技术就是提高处理 后的水质 , 回供 给工业 和城 市杂用水的方法 , 把经 过处理 的污 水作 为一种 新的 水资 源 , 加以 再利用 , 以缓 和水危机 , 有利于提高水 资源综合 利用的 经济效 益。 在美国、 日本 、 以色列等国 [ 2] , 厕所冲 洗、 园 林和农田灌 溉、 道 路保 洁、 洗车、 城市喷 泉、 冷 却设 备 补充 用 水等 , 都大 量 的使 用 中 水。 天津市城市排水系统系已形成较为 完善的六 大排水系 统 , 即 纪庄 子排水系统、 咸阳路排 水系 统、 双 林排 水系 统、 张 贵 庄排 水系 统、 赵沽里排水系统及北仓排水系统 , 为污水 再利用提供 了便利 的收 集条件。我市是水资 源匮乏 的地 区 , 城市污 水就 近可 得 , 易 于收 集 , 易于处理 , 且数量巨大 , 稳定可靠。凡是污 水处理 厂都可 将污 水再次适当处理后回用 , 足可以缓解城 市的供水 紧张。但目 前我 市中水配套设施尚未全面普及 , 因此从现 在开始重 视中水回 用的 建设将给我们带来由 于膜孔 的堵 塞和膜 表面 污染 物的 沉积 引起 的 , 影响膜污 染的因素主要包括膜的性能、 混合 液的性 质、 混 合液 的水利特性。大量研究表明采用反 冲洗、 预处理、 优化 运行条 件、 改善膜的性能措施可有效减缓膜 的污染 , 延长膜 的使用 寿命。随 着对膜生物反应器污染机理研究的 深入 , 膜材料和 膜制造技 术的 发展 , 膜分离工艺的完 善 , 膜污染 问题必将得到解决 , 膜生物反 应
3. 4 膜材料选取及膜组件安装
1) 膜材料选取 : 已经商品化的 膜材料有 硝化纤维 素 ( CN ) 、 醋 酸纤维素 ( CA ) 、 CN CA 混合膜、 聚 乙烯 膜 ( PE ) 、 聚丙 烯膜 ( PP) 、 聚丙烯氰 ( PPC ) 、 偏氟乙烯 ( PVF ) 及聚偏 氟乙烯 ( PVDF ) 等 , 在选 择膜材料时应 从 材料 的强 度、 热 稳定 性、 化 学稳 定 性、 耐 污染 性 能、 产水性能 、 使用寿命、 膜造价等方面进行 技术分 析和经济 性评 价来确定。 2) 膜孔径选 择 : 从理 论上讲 , 在 确保 污染物 被截 留的 情况下 , 选择 孔径大的 膜可 以使 水通量 提高。但 实 验发 现 , 选用 较大膜孔径 , 反而加速 了膜 的污 染 , 水 通量 下降 很快。 一般 膜的 切割颗粒尺寸 ( 截留 分子量 ) 应比 要分离 的污染 物的尺 寸小 一个 数量级。 3) 膜表面改性 : 考虑到废水 中的污染 物和活性污 泥是有 机物质 , 为了 防止膜污染 , 应降低膜和 原水间的 界面能 , 因此 应采 用具有优良的抗污 染特 性的亲 水性 膜 ; 另外 , 膜材 料的 电荷 与溶 质的电荷相同 的膜 也 较耐 污染。 4 ) 膜 组 件的 安 装 : 为防 止 膜污 染 , 膜组件在 安装时应合理确定膜丝的长 度、 膜 丝的松 紧、 膜 组件 和曝气池墙体之间的距离、 膜组件和空气 扩散管之 间的距离 以及 膜组件和反应器液 面、 空气护 散器 和曝 气池底 之间 的距 离 , 以保 证在一定曝气量下获得较高的液体 上升速率 , 减少 污泥层在 膜表 面的沉积 , 减 缓膜污染。
030001
第 36 卷 第 32 期 2 0 1 0 年 1 1月
文章编号 : 1009 6825 ( 2010) 32 0179 02
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Vo. l 36 N o . 32 N ov . 2010
! 179!
浅析中水回用在天津地区水资源利用中的作用
! 178!
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文章编号 : 1009 6825 ( 2010) 32 0178 02
M BR 系统中 膜污染状 况的研 究
梁 宇
摘 要 : 解释了膜污染的成因 , 分析了膜污染的影响因素 , 详细 介绍了膜 的清洗 , 预处理 措施 , 操作 条件的优 化等膜 污染 控制对策 , 以期有效减缓膜的污染 , 延长膜的使用寿命 。 关键词 : M BR, 膜污染 , 影响因素 , 防治对策 中图分类号 : X 703 文献标识码 : A 染的速率。通过电镜 照片 发现经 过絮 凝和吸 附预 处理 的膜 表面 没有形成污染层。
3 膜污染的防治 3. 1 膜的清洗
1) 空气反吹。研 究表 明通过 对几 种不同 的过 滤 空气 反吹 操作模式的运行 , 15 m in 过滤和 15 m in 空气反吹可以获得稳定的 通透量和总透过量 , 与连续运行的工艺相比透 过量提高到 370% , 说明空气反冲可以减缓膜污染 , 但对膜 组件的强 度要求更高。 2) 水反冲洗。用处理水对膜进行 定期反冲洗 , 其冲 洗强度和 水量要 比出水的强度高、 水量大。水反冲洗 对膜性能的 要求也高。 3) 空 曝气。空曝气 就是 在 停止 进出 水 时 , 加大 曝 气强 度 并连 续 曝气 2 d~ 3 d , 以冲脱沉积在膜表面上的污泥层。 4) 药物法。最有效的 方法是根据污染 的程度 , 把膜组 件浸在 化学清 洗剂中 2 h ~ 48 h。 5) 超声波清洗。超声波可以改变污 泥的结构和 毛细管抽 吸时间 ; 同时也降低了污泥的 水合作用速率 ; 污泥通过高 分子电解 质调节 后 , 超声波的应用改 变了聚 合电 解质 的 电位 , 从 而改 变了 其内 部结构 , 减少了分支结构和缩短了分支的延伸 , 出现了没有丛毛 状 的光滑表面, 它间接改变了污泥结构 , 从而降低了污泥的 电位。
1 膜污染的成因
膜污染一般是指 污水中 的污 染物 ( 包 括微粒、 胶 体粒 子或大 分子溶质 ) 与膜表面存在物理化学或机械作 用而引起 的膜面上的 沉淀与积累。膜孔内吸附造成 的孔径变小 或堵塞 , 使膜的 透水阻 力增加 , 妨碍了膜表面上物质的溶解 与扩散。从 而导致膜 通量与 分离特性的不可逆变 化现象 , 广义的 膜污染还包 括由于浓 差极化 导致凝胶层形成的可 逆变化现象。
2 膜污染的影响因素
膜污染除了与膜 本身材质与组件形式 有关外 , 还有许 多重要 影响因素。 1) 污 泥浓 度 ( M LSS) 。污泥 浓度 过低时 , 活 性污 泥对 溶解性有机物的吸附 和降解能力减弱 , 使得上清 液中溶解 性有机 物浓度增加 , 从而易 被膜表 面吸 附形 成凝胶 层使 过滤阻 力增 加 , 膜通量因而下降。当污泥浓度 过高时 , 污泥在膜 表面沉积 形成较 厚的污泥层 , 导致过滤阻力升高和 膜通量下降。 2) 胶体、 溶 解物。 M BR 内胶体与溶解物在膜污染中起到重要作用 , 其阻力系数是总 污泥 ( 包括 SS、 胶体、 溶解物 ) 阻力系数的 10 倍。以过膜的水阻力 计算 , 胶体和溶解物在膜污染中起到约 75% 的作用。 胶体混合液 粘度的上升将会 影响 到膜表 面的 流动状 况 , 减弱 湍流传 质 , 进而 加剧膜表面的浓 差极 化 , 引 起传 质推 动力下 降 , 从而造 成了 膜通 量的下降 , 并遏制了水力剪切力对污染层的脱除作用。
3. 2 预处理措施
对混合液进行絮 凝、 沉淀、 投加填料等预 处理 , 可有效 降低混 合液悬浮物浓度 , 改 善活性 污泥 或膜 表面的 性质 , 从而 减缓 膜污
收稿日期 : 2010 07 03 作者简介 : 梁
宇 ( 1978 ) , 女 , 工程师 , 王孝雄建筑设计事务所, 山西 太原
0 引言
随着现代社会工 业的迅猛发展 , 世 界人口增 长和社会 经济的 发展 , 城市用水 量剧 增 , 加 以水 质 不断 恶 化 , 水资 源 情况 日 趋紧 张 , 这已成为世界 各国面 临的 重要问 题。我国 水资 源总 量可 观 , 居世界第 4 位 , 但人均仅为 世界 平均水 平的 1/4。同 时在 时间和 地区分布上很不平衡 , 南方多北方少 , 污水 排放量也 逐年增 加 , 河 湖污染日趋严重 , 北京、 天 津、 长春、 大 连、 青岛、 唐 山和 烟台 等大 中城市已受到水资源 短缺的严重威胁 [ 1] , 城 市工业每 年损失达数 千亿元。我国是一个严重缺水 的国家 , 解决水资 源短缺的 主要办 法有三种 : 节水、 蓄 水 和调 水 , 而 节水 是三 者 中最 可 行和 最 经济 的。节水主要有两 种手段 : 总 量控 制和再 生利 用 , 中水 利用 则是 再生利用的主要 形式 , 是缓 解城 市水 资源紧 缺的 有效途 径 , 是开 源节流的重要措 施 , 是解决 水资 源短 缺的最 有效 途径 , 是缺 水城 市势在必行的重大决 策。 目前国内外污水 处理市场发展非常迅 速 , 各 种处理技 术也日 趋成熟 , 在水资源紧 缺的现 实情 况下 , 将污 水进 行深度 处理 后再 利用是必然的发展趋 势。所以 污水处理并 不是最终 目的 , 实现水 资源再利用才是当今 城市污水治理的出发 点 , 应 大力推行 污水资 源化再利用技术 , 提高它的环境效益、 经济效益和社会效益。 天津地区水资源 的保障主要以跨流域调水 ( 南 水北调 ) 、 海水 淡化、 污水资源 化等 手 段为 主 , 三 者相 比 较 , 跨流 域 调水 工 程浩 大、 工期长、 造价高 ; 海 水淡化 与污 水资 源化相 比较 , 由 于生 活污 水污染物浓度较低 ( < 0. 1% ), 可 生化 性较好 , 处 理难 度较小 , 而 且可用深度处理方法 加以去除。因此 , 当生活污 水的排水 作为中 水水源时 , 主要污染物的浓 度指标 COD, BOD5 , SS , NH 3 N 可满足 器也将得到更加广泛 的应用。 参考文献 : [ 1] [ 2] 赵奎霞 , 张传义 , 李中和 . 清洁生产思想在 M BR 膜污染控制 中的应用 [ J] . 能源环境保护 , 2003, 17( 2): 41 43 . 郑 祥 , 樊耀波 . 膜生物 反应器运行条件的优化 及膜污染的 控制 [ J] . 给水排水 , 2001, 27( 4): 41 44 .
