CN110054287A - 一种在snad工艺中通过控制混合液特性减缓膜污染的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在SNAD工艺中通过控制混合液特性减缓膜污染的方法，将SNAD工艺与MBR结合，通过控制污泥混合中SMP、EPS、粘度、相对疏水性等参数实现减缓膜污染。本发明通过调节混合液中的污染因子，可降低膜污染速率，膜污染周期可达100天；受到污染的膜经清水洗后，可恢复原膜通量的95％。此外，本发明提供的工艺操作简单，有利于显著降低运行成本，减少能耗。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种在SNAD工艺中通过控制混合液特性减缓膜污染的方法。
背景技术
膜生物反应器(membrane bioreactor，MBR)具有将微生物处理工艺与膜分离技术相结合从而对废水达到高效处理的特点，较传统的生物处理工艺具有出水水质好、污泥产量低等优势。在微氧条件下，将MBR与SNAD工艺相结合，具有占地面积少、易于操作控制等优点。但对于MBR运行稳定性和工艺经济性存在最大的问题是膜污染。膜组件的清洗及更换无疑会增加运行成本，对膜污染成因及其影响因素的研究使得找到合适的运行条件，这对提高膜使用效率，减少运行成本有重要意义。
发明内容
本发明目的是在微氧MBR膜生物反应器SNAD工艺条件下，采用膜孔径为0.3μm的聚偏氟乙烯中空纤维膜(PVDF)组件，以膜恒定出水量为标准，通过TMP检测膜污染变化，通过对污泥混合液中膜污染因素加以控制以减缓膜污染速率：
一种在SNAD工艺中通过控制混合液特性减缓膜污染的方法，其特征在于，将SNAD工艺与MBR结合，通过控制污泥混合中SMP、EPS、粘度、相对疏水性参数实现减缓膜污染。膜污染周期可达100天；受到污染的膜经清水洗后，可恢复原膜通量的95％。
进一步的，膜通量为7.5L/(m2h)，以葡萄糖作为进水基质中的碳源，进水COD为200mg/L，反应器中溶解氧控制在0.3-0.6mg/L，pH值在7.8-8.1，温度在35℃。
进一步的，污泥状态有絮体和颗粒两种存在方式，采用高污泥浓度和低负荷的运行方式，污泥浓度为15.0-16.5g/L，通过膜组件作用将污泥全部截留在反应器中，污泥龄无限长，膜组件采用间歇出水方式，每出水12min，停歇3min。
进一步的，污泥混合液中SMP浓度在4.5-7mg/L，EPS浓度在90-130mg/L，污泥混合液中SMP中PN/PS范围为0.1-1.3，EPS中PN/PS范围为1.5-3。具体的，可将蛋白质和多糖总和视为SMP与EPS浓度。
进一步的，混合液中污泥粘度为0.7-0.8mPa.s。
进一步的，随着膜污染阻力的增加，LB中PN/PS比例增加，污泥混合液相对疏水性RH控制在35％-60％。
进一步的，混合液中Zeta电位在-13.2mV～-18.2mV。Zeta电位绝对值的增加导致污泥分子间静电斥力增加，故需将其控制在一定范围。
本发明的优势主要体现在：
在微氧条件下，将SNAD工艺与MBR***相结合，较小的曝气量产生的剪切力对膜污染冲刷作用较弱，通过调节混合液中的污染因子，可降低膜污染速率，对膜污染进行有效控制。在扫描电镜SEM下观察发现，在膜内外表面都附着大量污染物；对各部分膜污染贡献率分析，膜本身Rm为4％，由孔隙堵塞RP所造成的膜污染占24％，由SMP主要造成的凝胶层污染Rb占37％，由EPS主要造成的滤饼层污染Rc占35％。在污染前期，跨膜压差TMP先呈快速上升趋势，随后平缓，在污染一段时间后，又快速上升至临界通量，完成一个污染周期，共100天。膜污染的速率在前、中、后期分别为0.5kpa/d、0.18kpa/d、0.64kpa/d。此外，本发明提供的工艺操作简单，有利于显著降低运行成本，减少能耗。
附图说明
图1是本发明所使用的膜组件图。
图2是膜污染前、后SEM扫描电镜图，其中图(a)为干净膜丝表面，图(b)为污染后膜丝外表面，图(c)为污染后膜丝内表面，图(d)为膜表面污染物。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明提供的在SNAD工艺中通过控制混合液特性减缓膜污染的方法进行详细描述。
本方法将SNAD工艺与MBR结合，在膜通量为7.5L/(m2h)条件下，通过对污泥混合中SMP、EPS、粘度、相对疏水性等参数进行控制，达到减缓膜污染速率的目的，膜污染周期可达100天；受到污染的膜经清水洗后，可恢复原膜通量的95％。
主要包括以下步骤：
(1)试验进水：模拟工业低碳氮比废水(C/N＝1)，以葡萄糖作为碳源，进水COD浓度为200mg/L，加以氯化铵、葡萄糖、碳酸氢钠、磷酸二氢钠、氯化钠及以一些微量元素等作为进水基质；
(2)运行方式：反应器中溶解氧维持在0.3-0.6mg/L，pH在7.8-8.1范围，温度为35℃，采用高污泥浓度和低负荷的运行方式，污泥浓度为15.0-16.5g/L，污泥龄无限长。采用间歇膜出水方式，每出水12min，停歇3min。
(3)试验过程：
随着反应器运行时间的增加，膜污染阻力逐渐上升，以蛋白质和多糖浓度总和记为SMP或EPS的浓度，通过对污泥浓度的控制，SMP的浓度为4.5mg/L-7.0mg/L，EPS的浓度为90mg/L-130mg/L。
PN/PS代表蛋白质与多糖浓度之比，随着反应器运行时间的增加，污泥混合液中SMP中PN/PS由0.1增加至1.3，EPS中PN/PS由1.5增加3，无论是SMP还是EPS中PN/PS增加，都会增加膜污染，故将PN/PS控制在较低范围内。
随着运行时间的增加，LB中PN/PS比例增加，污泥混合液相对疏水性RH控制在35％-60％范围内，混合液中Zeta电位在-13.2mV～-18.2mV。在SNAD中，厌氧氨氧化菌群世代周期长，污泥浓度变化较慢，混合液中污泥粘度为0.7-0.8mPa.s左右，粘度变化较小。
在扫描电镜SEM下观察发现，在膜内外表面都附着大量污染物。各部分膜污染贡献率分析，膜本身Rm为4％，由孔隙堵塞RP所造成的膜污染占24％，由SMP主要造成的凝胶层污染Rb占37％，由EPS主要造成的滤饼层污染Rc占35％。
在污染前期，跨膜压差TMP先呈快速上升趋势，随后平缓，在污染一段时间后，又快速上升至临界终点，完成一个污染周期，共100天。膜污染的速率在前、中、后期分别为0.5kpa/d、0.18kpa/d、0.64kpa/d。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种类型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种在SNAD工艺中通过控制混合液特性减缓膜污染的方法，其特征在于，将SNAD工艺与MBR结合，通过控制污泥混合中SMP、EPS、粘度、相对疏水性参数实现减缓膜污染。
2.根据权利要求1所述在SNAD工艺中通过控制混合液特性减缓膜污染的方法，其特征在于，膜通量为7.5L/(m2h)，以葡萄糖作为进水基质中的碳源，进水COD为200mg/L，反应器中溶解氧控制在0.3-0.6mg/L，pH值在7.8-8.1，温度在35℃。
3.根据权利要求2所述在SNAD工艺中通过控制混合液特性减缓膜污染的方法，其特征在于，污泥状态有絮体和颗粒两种存在方式，采用高污泥浓度和低负荷的运行方式，污泥浓度为15.0-16.5g/L，通过膜组件作用将污泥全部截留在反应器中，污泥龄无限长，膜组件采用间歇出水方式，每出水12min，停歇3min。
4.根据权利要求3所述在SNAD工艺中通过控制混合液特性减缓膜污染的方法，其特征在于，污泥混合液中SMP浓度在4.5-7mg/L，EPS浓度在90-130mg/L，污泥混合液中SMP中PN/PS范围为0.1-1.3，EPS中PN/PS范围为1.5-3。
5.根据权利要求4所述在SNAD工艺中通过控制混合液特性减缓膜污染的方法，其特征在于，混合液中污泥粘度为0.7-0.8mPa.s。
6.根据权利要求5所述在SNAD工艺中通过控制混合液特性减缓膜污染的方法，其特征在于，随着膜污染阻力的增加，LB中PN/PS比例增加，污泥混合液相对疏水性RH控制在35％-60％。
7.根据权利要求6所述在SNAD工艺中通过控制混合液特性减缓膜污染的方法，其特征在于，混合液中Zeta电位在-13.2mV～-18.2mV。
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