1、SMSBR中PAC對膜污染的防治作用 06-03-13 10:29:00 作者：李春杰1，耿 琰2，編輯：studa9ngns摘要：在SMSBR處理焦化廢水的過程中，通過向反應器中投加粉末活性炭(PAC)進而形成生物活性炭(BAC)來實現對膜污染的防治，并通過對BAC污泥的終端過濾來反映其對膜污染的改善作用。試驗結果表明，BAC污泥在終端過濾過程中，其相對通量的變化規律與普通活性污泥相同，但投加PAC后的膜通量明顯提高。 關鍵詞：SMSBR 焦化廢水 膜污染防治 PAC BAC Effect of PAC on Control of Membrane Fouling in Coke Waste

2、water Treatment by Submerged Membrane Sequencing Batch ReactorAbstract：In coke wastewater treatment by submerged membrane sequencing batch reactor (SMSBR),membrane fouling was controlled by addition of powdered activated carbon (PAC),which was expected to change activated sludge into biological acti

3、vated carbon(BAC) sludge so as to decrease the membrane fouling through dead-end filtration.The experimental result showed that in the process of dead-end filtration,the relativ e flux of both BAC and conventional activated sludge (CAS) is changed in the same regularity,but after addition of PAC,BAC

4、 sludge shows higher relative flux.Fur thermore,under the same pressure,the flux of CAS show much higher decline index than that of BAC sludge,while at the same concentration of PAC,the flux decline index of BAC sludge is varied with pressure,which shows no regularity.Based on t he resistance distri

5、bution of BAC sludge,the cake resistance of BAC sludge makes up above 80% and is increased along with the rising of filtration pressure,but it is lower than that of CAS.The difference between them shows the effect of PAC on the control of membrane fouling.Keywords: SMSBR; coke wastewater; control of

6、 membrane fouling; PAC; BAC膜的污染程度取決于膜本身的性質、料液的特征和過濾操作條件1，因此對于膜本身抗污染性能的提高，除了膜本身的制作水平外，還可針對實際過濾料液的特征對膜進行改性，但由于MBR過濾料液成分復雜，這方面的工作難以奏效。有關膜過濾過程中水力操作條方面的研究成果已很多，筆者認為，對于MBR，通過改變過濾料液的性能來防止膜污染將是一條重要且可行的途徑1。盡管活性污泥混合液的組成復雜，但膜過濾活性污泥的過程受沉積層的控制而非膜孔的堵塞2，這說明膜污染主要來自大于膜孔徑的微生物絮體。大量研究表明3、4，細菌胞外聚合物(EPS)是優勢污染物，微生物通過這些物質相

7、互粘連形成菌膠團，并在過濾過程中顯示出較強的壓密性，使過濾阻力不斷升高。筆者通過向SMSBR中投加粉末活性炭(PAC)使之形成生物活性炭(BAC)污泥以進行膜污染防治，并通過終端過濾試驗來評價膜 污染防治效果。1 試驗方法 從2000年10月2日起開始向SMSBR反應器中投加PAC(見表1)，共考察了3種不同PAC濃度下的膜過濾特性。表1 向SMSBR中投加PAC日期10月2日10月13日10月24日每次PAC投加量(g)999反應器中PAC濃度(g/L)0.61.21.8投加了PAC的SMSBR按照“缺氧1好氧缺氧2”運行，在每次投加PAC后的第10天取200mL污泥混合液進行終端過濾試驗，

8、其方法和參考文獻2中相同，考察了過濾通量的變化、通量衰減和阻力分布情況及SMSBR中膜組件的運行情況。2 結果與分析2.1 膜通量的變化 在壓力為60、100、140、180和220kPa下，不同PAC投量對相對膜通量的影響見圖1-a1-e。由圖1-a1-e可見，無論投加PAC與否，其相對膜通量都表現出相同的變化特點，即在短時間內膜通量急劇衰減，但投加PAC后的膜通量明顯得到提高；在壓力相對低的情況下(60、100kPa)，PAC濃度為1.2g/L時表現出較高的膜通量，而在壓力相對高的情況下(140、180和220kPa)，PAC濃度為1.8g/L時表現出較高的膜通量。PAC濃度為0.6、1.

9、2和1.8g/L時不同壓力下的膜通量變化分別見圖2-a2-c。由圖2-a2-c可見，投加PAC后不同壓力下的膜通量變化與不投加PAC時膜通量的變化相似，即隨著壓力的升高，相對膜通量值減小；在壓力相對低的情況下(60、100kPa)，膜通量隨壓力的變化大，而在壓力相對高的情況下(140、180和220 kPa)，膜通量隨壓力變化不大且隨著過濾時間的延長而趨于一致。不同PAC投量在不同壓力下的膜通量變化按照參考文獻2中式(15)進行擬合，所得膜通量衰減指數及相關系數如表2所示，不投加PAC和不同PAC投量下膜通量衰減系數隨壓力的變化見圖3。表2 不同PAC投量和壓力下的通量衰減指數及相關系數項目6

10、0 kPa100 kPa140 kPa180 kPa220 kPa0.6g/L-0.5857(0.980 7)-0.5809(0.973 5)-0.6128(0.994 7)-0.5852(0.994)-0.5978(0.992 5)1.2g/L-0.6094(0.995 3)-0.5884(0.995 1)-0.6062(0.99 3)-0.5975(0.979 3)-0.5803(0.9852)1.8 g/L-0.5856(0.980 8)-0.578(0.988 7)0.586(0.9938)-0.5689(0.982 8)-0.5231(0.989 5)不加PAC-0.5143(0.9

11、57)-0.508(0.983 6)-0.514(0.975 6)-0.4957(0.974 5)-0.5572(0.985 5)注：括號內的值為R2。經比較得出，不投加PAC的膜通量衰減指數要遠高于投加PAC的膜通量衰減指數(壓力為220kPa所對應的值除外)；當PAC濃度為1.8g/L且在較高壓力下，表現出較高的膜通量衰減指數，其他情況下的差別不明顯；對于相同PAC投量(包括不投加PAC)而言，膜通量衰減指數隨壓力的變化未表現出一定的規律性。2.2 阻力分布 表3、4分別為PAC濃度為0.6g/L和1.2g/L、在壓力為100kPa及180kPa下的阻力分布。由表3、4可見，投加PAC后污

12、泥的過濾阻力分布與不加PAC時的過濾阻力分布相似，極化阻力或沉積層阻力占主導，并隨過濾壓力的增加而升高；不同之處在于投加PAC后的極化或沉積過濾阻力所占總阻力的比例明顯下降，而膜的固有阻力所占總阻力的比例有較大提高，體現了膜污染防治的效果。表3 PAC濃度為0.6 g/L的阻力分布項目RmRpRefRc(=Rp+Ref)RifR100 kPa1.6E+11(18.0)16.81E+11(76.41)13.84E+10(4.31)7.2E+11(80.72)1.15E+10(1.29)8.91E+11(100)180 kPa1.79E+11(8.87)1.79E+12(88.4)2.0E+10(0.99)1.81E+12(89.39)3.52E+10(1.74)2.02E+12(100)注：括號內的值為占總阻力的百分比(%)。表4 PAC濃度為1.2 g/L的阻力分布項目RmRpRefRc(=Rp+Ref)RifR100 kPa1.