厭氧超濾膜反應器截留分子量研究

摘要：采用板框式超濾膜組件構成的完全混合厭氧生物反應器對高濃度食品廢水進行處理，考察了處理效果以及截留分子量對膜通量和出水效果的影響。膜材質為聚醚砜(PES)，截留分子量為20000～70000u。試驗結果表明，截留分子量不同的膜，通量衰減及清洗恢復也呈現不同的趨勢；對SS均能完全去除；對細菌的截留率均能達到99.9%以上；對COD、色度的去除有所差異，截留分子量愈小，去除率愈高，但差異不是很大。根據試驗提出了“并聯運行的平板膜組件中，通量最大的膜優先衰減且衰減幅度最大”的觀點。

關鍵字：厭氧膜生物反應器超濾膜截留分子量膜通量處理效果1試驗工藝流流程及主要設設備試驗工藝流流程見圖1。厭氧反應器器總容積為500L，有效反應應容積約400L。通過加熱熱及溫度控制制裝置將溫度度控制在35℃左右，通過pH值自動控制制儀將pH值控制在6.8～7.2。膜組件為為板框式超濾濾器，試驗裝裝填膜面積為為0.32mm2，共裝填8片膜，分別別為PES2000(2片)、PES3000(2片)、PES5000(2片)及PES7000(2片)。PES為聚醚砜，200～700分別指膜的的截留分子量量為20000～700000u。膜組件運運行方式為單單段并聯運行行，加壓泵功功率0.75kkW。

試驗現現場為上海國國福龍鳳食品品有限公司，廢廢水主要來源源為面粉壓濾濾出水、洗肉肉水、蔬菜汁汁、蔬菜清洗洗水、器具清清洗水、洗地地用水、洗米米水等，有機機物主要來自自前三種水，試試驗也主要取取這三種水配配制，COD在2000～150000mg/L。廢水經100目濾網過濾濾后作為厭氧氧超濾膜反應應器的進水。

根據厭氧反應器的負荷及膜組件的水通量，處理水量按300～600L/d設計。2試驗結果與與分析2.1截留分分子量對膜水水通量的影響響

2.1.11不同膜的初初始水通量衰衰減情況

四種膜初始始水通量的變變化情況如圖圖2所示。試驗驗條件為操作作壓力0.12MMPa，膜面流速速約0.88mm/s，污泥濃度6000mmg/L。

由圖2可見，四種種膜的初始水水通量衰減基基本在45min后趨于穩定定，其衰減率率［定義為(初始水通量-穩定水通量)/初始水通量量］分別為PES2000膜48.7%、PES3000膜26.5%、PES5000膜28.4%、PES7000膜23.3%。相比而言言，截留分子子量最小的膜膜其初始水通通量衰減率最最大。2.1.2不同同膜的長期水水通量衰減情情況

圖3為厭氧膜生生物反應器經經三個多月的的連續運行四四種膜水通量量的變化情況況。平板膜組組件每日水力力清洗一次(清水泵循環環清洗30mmin)，每10d左右化學清清洗一次(用0.5%的NaOH溶液循環清清洗1h)。試驗條件件為操作壓力力0.0955MPa，膜面流速速約0.88mm/s，污泥濃度3000～6000mmg/L。由圖3可見見，膜截留分分子量愈大，通通量衰減幅度度愈大，這與與截留分子量量對膜初始水水通量的影響響規律有所不不同。

值得注注意的是，平平板膜組件并并聯運行的四四種膜中截留留分子量最大大的PES7000膜最先衰減減，且衰減幅幅度最大，由由水通量最大大者變為最小小者。當膜組組件運行到110d時，將膜組組件拆開進行行清洗，發現現膜組件流道道內沉積著大大量的污泥，其其中PES7000膜流道內沉沉積最為嚴重重，用清水沖沖洗，污泥呈呈片狀脫落。

拆除PES7000膜后將PES2000、PES3000、PES5000膜重新組裝裝，繼續并聯聯運行，其通通量衰減情況況如圖4所示。

拆除PES7000膜后，PES5000膜成為并聯聯運行中截留留分子量最大大者，其初始始水通量也最最大。圖4的結果表明明，PES5000膜最先衰減減，且衰減幅幅度最大。

膜生物物反應器中截截留分子量對對膜通量的影影響規律與膜膜污染的機理理有關。膜初初始通量的衰衰減主要是由由濃差極化所所引起的早期期通量下降。在在同樣條件下下，膜的截留留分子量愈小小，超濾時截截留在膜面上上的溶質愈多多，濃差極化化就愈嚴重，膜膜阻力愈大，從從而水通量衰衰減率愈大。當當膜長期運行行時，膜通量量的降低主要要是由膜污染染等引起的長長期通量下降降，此時膜的的截留分子量量愈大，通過過的溶質愈多多，其較大的的膜孔徑便愈愈容易被活性性污泥中相近近尺度的物質質所堵塞；同同時由于截留留分子量愈大大膜通量愈大大，料液向膜膜面的遷移速速度也就愈大大，因而污染染物質在膜表表面吸附沉積積的機會也就就愈多，通量量衰減也就愈愈嚴重。平板膜組件件在并聯運行行時，如果各各流道阻力相相當，則料液液進入后向各各流道的分布布也是均勻的的。但若某一一流道沉積嚴嚴重，阻力增增大，則料液液分布便會傾傾向于其他流流道，使該流流道進料減少少，流道膜面面流速降低，沉沉積更為嚴重重，并逐步失失去錯流過濾濾的優勢，成成為“死濾”，通量也就就大幅度降低低，這樣便出出現了圖3及圖4中截留分子子量最大的PES7000膜和PES5000膜最先衰減減且衰減幅度度最大的結果果。

通過上上述理論分析析和試驗驗證證，提出如下下觀點：“并聯運行的的平板膜組件件中，水通量量最大者優先先衰減且衰減減幅度最大”。

2.1.33不同膜的化化學清洗效果果

圖5為歷次化學學清洗后膜清清水通量恢復復率［定義為為(化學清洗后后膜清水通量量/膜初始清水水通量)×1000%。圖5的結果果表明，四種種膜化學清洗洗后的清水恢恢復率差異較較大，PES2000膜最高，在40%～50%左右；PES3000膜和PES5000膜相當，都都在20%左右；而PES7000膜最低，小小于10%。說明膜截截留分子量愈愈大，膜污染染相對愈嚴重重，化學清洗洗恢復率愈低低。

總的的來看，化學學清洗后膜通通量的恢復情情況并不理想想。分析原因因，可能主要要是因為膜組組件流道內剪剪切率低(約500/ss)，膜面固體體顆粒沉積嚴嚴重，而每日日的水力清洗洗又未能完全全消除這些沉沉積物，因而而大大影響了了化學清洗的的效果。

2..2截留分子量量對膜出水效效果的影響

表1為厭氧超濾濾膜反應器不不同截留分子子量的PES膜去除COD、SS、色度(由于廢水中中含有較濃的的蔬菜汁，故故色度較高，主主要呈綠色或或棕色)及細菌的情情況。表1不同截留留分子量膜膜去除COD、SS、色度及截截留細菌情情況況膜類COD（mg//LL）SS（mg/LL）色度（倍數）細菌總數（個//mmL)進水膜濾出水去除率（%）進水膜濾出水去除率（%）進水膜濾出水去除率（%）活性污泥混合液液膜透過液截留率

（%）PES2004245.3412.090.3920.00.0100600010098.31.8×10664＞99.9PES3004545.3467.289.0920.00.0100600020096.71.8×10667＞99.9PES5004245.3527.587.6920.00.0100600020096.71.8×106611＞99.9PES7004245.3550.087.0920.00.0100600040093.31.8×106613＞99.9注以上數據為為厭氧超超濾反應器器運運行數據，容容容積負荷1.5kggCOD//((m3.d)),污泥濃度6.0g//L。由表1的結結果可見，不不同截留分子子量的膜對SS均能完全去去除；對細菌菌的截留率均均能達到99.9%以上；對COD、色度的去去除有所差異異，截留分子子量愈小，COD及色度去除除率愈高，但但差異不大。

2.3厭氧超濾膜膜反應器的設設計

上述試試驗研究結果果對于厭氧超超濾膜反應器器的設計和運運行管理有著著重要的指導導意義。首先先在膜截留分分子量的選擇擇上，不必為為追求較高的的水通量單純純選擇較大截截留分子量的的膜，而是根根據具體的污污泥濃度及污污染物情況確確定采用PES3000膜。考慮到到平板膜組件件流道內剪切切率較低，同同時也難以保保證各流道通通量均勻，因因而在實際設設計中建議采采用管式膜組組件，其流道道內剪切率約約5000//s，大大改善善了膜面沉積積清洗，同時時在實際運行行中加強了水水力清況，以以保證化學清清洗的效果。3結論①厭氧超濾濾膜反應器膜膜截留分子量量對膜通量的的變化有重要要影響。膜初初始通量衰減減主要是由于于濃差極化引引起的早期通通量下降。膜膜截留分子量量愈小，通量量衰減率愈大大。膜長期運運行的通量衰衰減主要是由由于膜污染引引起的長期通通量下降。膜膜截留分子量量愈大，通量量衰減幅度愈愈大，化學清清洗恢復率愈愈低。

②通過對平板板膜組件不同同截留分子量量膜的水通量量衰減規律研研究，提出“并聯運行的的平板膜組件件中，水通量量最大者優先先衰減且衰減減幅度最大”的觀點。

③不同截留分分子量的膜對對SS均能完全去去除；對細菌菌的截留率均均能達到99.9%以上；對COD、色度等的的去除有所差差異，截留分分子量愈小，去去除率愈高。參考文獻1KazzuoYaamamottoetal.Taanneryywasttewateertreeatmenntusiingasequeencinggbatcchmemmbraneereacctor.WWatScciTecch,19991;23::1639～1648

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