:1007-8924(200706-0013-04影响一体式平板膜生物反应器临界通量的因素华娟,吴志超3,刘江峰,黄圣散(同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海200092摘要: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0.8,1.2,1.5m3/h;10,20,30g/L和50,100和150mg/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.关键词:膜生物反应器;平板膜;曝气量;污泥浓度;滤液COD;临界通量:X703.1文献标识码:A由于固液分离作用好,占地面积小,处理效果佳等优点,膜生物反应器(MBR在水处理中的应用越来越广泛.但是,膜污染问题一直困扰着我们.如何减轻膜污染,降低运行费用,使得MRB的运行更加经济化、规模化一直是广大学者关注的问题.长期的研究认为,膜污染可分为缓慢发展和快速发展两个阶段,起始通量的选择对膜污染有很大的影响.1995年,Field[1]首次提出了临界通量的概念,并把它定义为:当反应器低于此通量下恒流运行时,膜污染发展缓慢,在短期内几乎看不见;当反应器高于此通量运行时,膜污染将迅速发生并很快导致操作系统的崩溃.在此之后,众多学者[2-4]对次临界通量操作条件下的膜污染发展趋势、膜污染机理等做了深入的研究.但对临界通量本身影响因素的研究并不多见.事实上,在临界通量的测定过程中,曝气强度、污泥浓度和SCOD等均对最终的临界通量值有着很大的影响,同时临界通量的测定方法和条件也在一定程度上影响着最终的临界通量值.另外,国外大多以中空纤维膜为研究对象[8,9],以平板膜为研究对象的较少.针对于此,本文做了一体式平板膜-生物反应器中临界通量影响因素的研究.1材料与方法1.1试验装置图试验采用如图1所示的一体式平板膜-生物反应器装置.试验所用污泥均取自稳定运行3个月以上的MBR中试装置,并通过改变负荷和泥龄得到不同污泥浓度和不同SCOD值的试验所用污泥.在此期间,模拟生活污水进行配水.配水成分见表1.表1配水成分Table1Compositionoffeedmg/L葡萄糖蛋白胨氯化铵磷酸氢二钠碳酸氢钠2002002550200试验所用平板膜为PVDF材质,膜有效面积为0.175m2,上海某研究所提供.反应器有效容积为33L,升流区与降流区之比12.∶气泵提供气量并经流量计调节得到试验所需的曝气强度.操作压力由压力表直接读出.另外,在测定过程中,出水回流至收稿日期:2006-06-26;修改稿收到日期:2006-08-10基金项目:上海市科委自然基金资助项目(052312046作者简介:华娟(1981-,女,江苏省无锡市人,硕士,主要研究方向为水污染控制工程.3通讯联系人第27卷第6期膜科学与技术Vol.27No.62007年12月MEMBRANESCIENCEANDTECHNOLOGYDec.20071.贮泥槽;2.进泥泵;3.反应器;4.膜组件;5.穿孔曝气管;6.气泵;7.压力计;8.出水泵;9.出水图1试验装置图Fig.1Schemeofexperimentalsetup反应器中,以保证液面高度的变化带来的压力计读数的变化.1.2正交试验设计采用三因素三水平的正交试验设计表,三因素分别为曝气强度(m3/h、污泥浓度MLSS(g/L和SCOD(mg/L.曝气强度分别选用:1,118和215m3/h三个水平;污泥浓度选用10,15和20g/L三个水平;SCOD值分别为50,100和150mg/L.1.3临界通量的测定方法临界通量测定采用通量阶梯式递增法[2].即在一定操作条件下,选用固定的起始通量值运行一段时间ΔT后,考察操作压力Δp的变化.若Δp无变化,则可认为该操作通量低于此操作条件下的临界通量值,可以稳定运行;此时提高运行通量,再次观察Δp的变化,直至运行至某通量时,Δp发生剧变,此时可认为该运行通量已高于临界通量.确切的讲,实验最后得出的临界通量只是一个范围[2].为避免起始通量、ΔT和递增通量的不同带来的测定误差,试验中固定起始通量10L/(m2・h,ΔT15min,递增通量3L/(m2・h,并将Δp大于或等于266.6Pa(若按此速率上升,操作压力在一天之内增大16kPa视为压力发生突变,运行不稳定.如图2所示,操作压力在...