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MBR一體化污水處理設(shè)備廢水治理

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更新時(shí)間:2024-10-23 20:30:25瀏覽次數(shù):588次

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MBR一體化污水處理設(shè)備廢水治理,污水處理是保護(hù)環(huán)境、促進(jìn)人類健康和可持續(xù)發(fā)展的必要手段。針對(duì)當(dāng)前存在的問(wèn)題,需要發(fā)展新型污水處理技術(shù),加強(qiáng)政策引導(dǎo)和環(huán)保意識(shí)教育。同時(shí),應(yīng)根據(jù)不同行業(yè)和地區(qū)的實(shí)際情況,采用適合的污水處理技術(shù),實(shí)現(xiàn)污水資源化,為建設(shè)美好的生態(tài)環(huán)境做出貢獻(xiàn)。

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MBR一體化污水處理設(shè)備廢水治理,

1、材料與方法

1.1 進(jìn)水水質(zhì)

安徽省某工業(yè)園區(qū)綜合廢水的處理工藝為“調(diào)節(jié)+催化氧化+水解酸化+好氧生化",之后作為中試原水進(jìn)入陶瓷平板膜MBR裝置,其COD為1.0~1.6g/L,Cl-、MLSS的質(zhì)量濃度分別為12~13、8~12g/L,pH為6~9,溫度38~42℃。

1.2 中試裝置

中試裝置采用集裝箱式一體化廢水處理設(shè)備,主要包括膜池、產(chǎn)水池、平板陶瓷膜堆、進(jìn)水系統(tǒng)、混合液回流系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)、產(chǎn)水系統(tǒng)、反洗系統(tǒng)、排泥系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)等,處理工藝流程如圖1所示。

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采用的陶瓷平板膜為自主研發(fā)的XM產(chǎn)品,膜性能如表1所示,膜組件所含的膜片數(shù)量為200片,膜面積為20m2。

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1.3 研究路線

分別對(duì)在線反沖洗運(yùn)行模式(反洗模式)與抽停不反洗運(yùn)行模式(抽停模式)的運(yùn)行情況進(jìn)行研究,通過(guò)對(duì)2種運(yùn)行模式系統(tǒng)穩(wěn)定性與經(jīng)濟(jì)性比較,確定該水質(zhì)條件下的運(yùn)行模式與運(yùn)行通量,并在該運(yùn)行模式與運(yùn)行通量下進(jìn)一步優(yōu)化,保證膜系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。反洗模式:產(chǎn)水泵運(yùn)行一定時(shí)間后停止,反洗泵開啟進(jìn)行反洗,反洗一定時(shí)間后反洗泵停止,產(chǎn)水泵運(yùn)行;抽停模式:產(chǎn)水泵運(yùn)行一定時(shí)間后停止,停歇一定時(shí)間后產(chǎn)水泵再次啟動(dòng)運(yùn)行。

中試過(guò)程中采用恒通量運(yùn)行模式,運(yùn)行過(guò)程中連續(xù)曝氣,曝氣強(qiáng)度為20m3/(m2•h)。

1.4 分析測(cè)試方法

COD采用5B-3FCOD快速測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)定;濁度采用HACH1900C便攜式快速測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)定;膜通量根據(jù)產(chǎn)水電磁流量計(jì)示數(shù)進(jìn)行計(jì)算,跨膜壓差(TMP)采用壓力變送器與液位與壓力表高度差進(jìn)行測(cè)定計(jì)算。

膜性能采用膜通量(J)、TMP、通量恢復(fù)系數(shù)(r)表征。

3.jpg

式中:J和J20分別為溫度θ和20℃時(shí)的膜通量,Jo和Ji分別為污染前和清洗后膜通量,Jm為平均膜通量,qV為產(chǎn)水體積流量,A為膜組件面積,t0和tp為1個(gè)過(guò)濾周期內(nèi)產(chǎn)水泵運(yùn)行、停歇時(shí)間,p為壓力,Hp為壓力表位置距膜池液面的高度(以壓力表位置為基準(zhǔn)零點(diǎn))。

2、結(jié)果與討論

2.1 反洗模式下運(yùn)行通量的優(yōu)化選擇

在線反沖洗是控制膜污染較為常用的運(yùn)行方式之一,也是陶瓷平板膜相比有機(jī)平板膜的優(yōu)勢(shì)之一,反沖洗作用可以沖掉膜孔道內(nèi)和膜表面的污染物,使TMP處于較低的水平,保證膜的高透水性。陶瓷膜應(yīng)用于某些廢水處理時(shí),可以通過(guò)控制產(chǎn)水時(shí)間與反沖洗頻率保證膜系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)進(jìn)水COD為800~1000mg/L時(shí),采用抽吸產(chǎn)水9min、反洗1min、反洗水量75L/(m2•h)的運(yùn)行模式。圖2為運(yùn)行通量分別為20、25、30、35L/(m2•h)時(shí)TMP的變化趨勢(shì)。

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由圖2可知,在相同的運(yùn)行條件下,運(yùn)行通量與TMP呈正相關(guān)關(guān)系。運(yùn)行通量越大,對(duì)應(yīng)的初始運(yùn)行壓力越大,TMP增長(zhǎng)速率也越快。運(yùn)行通量35L/(m2•h)下初始TMP已達(dá)到27.80kPa,而運(yùn)行通量20L/(m2•h)下初始TMP僅有9.86kPa;運(yùn)行過(guò)程中,運(yùn)行通量35L/(m2•h)下TMP增長(zhǎng)速率為0.30kPa/min,而運(yùn)行通量20L/(m2•h)時(shí)TMP增長(zhǎng)速率為0.11kPa/min;運(yùn)行通量30、25L/(m2•h)的TMP增長(zhǎng)速率變化趨勢(shì)介于上述兩者之間,分別為0.28、0.20kPa/min。表明在此廢水處理項(xiàng)目中,為保證膜系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,運(yùn)行通量不應(yīng)高于20L/(m2•h)。

2.2 反洗水量對(duì)膜污染的恢復(fù)效果

采用與2.1節(jié)同樣的運(yùn)行條件,控制運(yùn)行通量20L/(m2•h),對(duì)不同反洗水量條件下的膜污染恢復(fù)效果進(jìn)行分析,通量恢復(fù)率如表1所示。

5.jpg

由表2可知,反洗對(duì)膜污染的去除效果不佳,不同反洗水量對(duì)膜污染的恢復(fù)效果相差不大,膜通量恢復(fù)率低于69%,與文獻(xiàn)中的研究結(jié)果接近。其主要原因可能是,反洗對(duì)水質(zhì)要求較高,而系統(tǒng)產(chǎn)水(反洗用水)COD仍然較高,存在部分粒徑與膜孔徑接近的物質(zhì)在反洗過(guò)程中造成膜的二次污染的可能;其次,2倍的反洗水量即可將膜污染的濾餅層及膜孔堵塞物去除,進(jìn)一步增大反洗水量并不能去除更多污染物,當(dāng)反洗強(qiáng)度過(guò)高時(shí),膜孔內(nèi)的污染物會(huì)被水流剪切力所破碎,形成的細(xì)小顆粒更容易被膜孔吸附而不易脫落,造成反洗效果不佳甚至產(chǎn)生反洗效果變差的現(xiàn)象。

2.3 抽停方式下運(yùn)行通量的優(yōu)化

控制抽停時(shí)間比的目的主要在于在抽吸產(chǎn)水停止時(shí),利用連續(xù)曝氣對(duì)膜面水力條件形成的紊流作用及時(shí)沖刷膜表面的污泥層,減輕膜污染程度。進(jìn)水COD為800~1000mg/L,采用抽吸產(chǎn)水5min停止產(chǎn)水1min、不進(jìn)行反洗的運(yùn)行模式,不同運(yùn)行通量下TMP隨運(yùn)行時(shí)間的變化如圖3所示。

6.jpg

由圖3可知,運(yùn)行通量與TMP的關(guān)系與2.1節(jié)一致,膜污染達(dá)到一定程度時(shí)系統(tǒng)將無(wú)法運(yùn)行。通量20L/(m2•h)時(shí)TMP增長(zhǎng)速率為0.12kPa/min,屬于膜污染的緩慢增長(zhǎng)階段;通量40L/(m2•h)時(shí)運(yùn)行40min后系統(tǒng)因無(wú)法正常產(chǎn)水而停機(jī),屬于膜污染的快速增長(zhǎng)階段,此階段膜面濾餅層被迅速壓實(shí),TMP急劇升高,滲透通量降低,最終將導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰;通量30L/(m2•h)膜系統(tǒng)在TMP低于40kPa運(yùn)行時(shí),TMP增長(zhǎng)速率為0.45kPa/min,TMP高于40kPa時(shí),膜污染速度達(dá)到1.41kPa/min,是前者的3.13倍,進(jìn)入膜污染的第3階段。表明在此廢水項(xiàng)目中,與采用反洗模式相似,運(yùn)行通量不應(yīng)高于20L/(m2•h),運(yùn)行過(guò)程中TMP應(yīng)控制低于40kPa。

2.4 抽停方式與反洗方式的經(jīng)濟(jì)性比較

抽停方式與反洗方式由于運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行了停歇或反洗從而影響膜系統(tǒng)的總產(chǎn)水量,降低了系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性,因此在保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行的前提下,需盡量提高膜系統(tǒng)的平均通量,不同運(yùn)行方案的比較如表3所示。

7.jpg

由表3可知,反洗方式2與抽停方式1的運(yùn)行通量相同,膜污染速率相近,但反洗模式2的平均膜通量比抽停模式1低34.4%,主要原因是反洗過(guò)程消耗了大量的產(chǎn)水,導(dǎo)致平均膜通量較低;當(dāng)反洗方式運(yùn)行通量達(dá)到25L/(m2•h)時(shí),平均膜通量才與抽停方式接近,但此時(shí)如圖3和圖4中所示反洗模式的膜污染速率明顯較抽停模式快;綜合比較,在相同的進(jìn)水條件下,抽停方式較反洗方式的穩(wěn)定性及經(jīng)濟(jì)性更高。

2.5 反洗在抽停模式中的運(yùn)行效果

與上述運(yùn)行方式類似,控制運(yùn)行通量為20L/(m2•h),對(duì)比有無(wú)反洗工藝對(duì)膜通量的影響。反洗運(yùn)行條件下,抽吸5min停止1min,每2h進(jìn)行1次在線汽水反沖洗,反洗水量為2倍產(chǎn)水量;不反洗運(yùn)行條件下,抽吸5min停止1min,不進(jìn)行反洗。反洗與不反洗時(shí)的通量衰減率如圖4所示。

8.jpg

由圖4可知,抽停模式中,有無(wú)反洗程序?qū)δね康挠绊懖淮?,反洗?duì)通量的恢復(fù)效果不明顯,當(dāng)運(yùn)行至第10次反洗時(shí),有無(wú)反洗程序的通量變化沒(méi)有差別,表明在本項(xiàng)目中,有無(wú)反洗程序?qū)δは到y(tǒng)的污染控制沒(méi)有差異,為保證系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性,可不設(shè)計(jì)反沖洗程序。

2.6 抽停時(shí)間比的優(yōu)化

進(jìn)水COD為800~1000mg/L,控制運(yùn)行通量為20L/(m2•h),分別采用4種抽停比的方式運(yùn)行。不同抽停時(shí)間比下TMP變化如圖5所示。

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由圖5可知,60min的運(yùn)行時(shí)間內(nèi),開4min停1min、開5min停1min、開6min停1min方式下的TMP增長(zhǎng)速率由0.03kPa/min升高至0.12kPa/min,表明相同的停歇時(shí)間內(nèi),抽吸時(shí)間越長(zhǎng)膜污染越嚴(yán)重;其次相同有效產(chǎn)水時(shí)間條件下,開8停2的膜污染速率遠(yuǎn)大于開4min停1min,主要原因?yàn)槌槲鼤r(shí)間越長(zhǎng),污染物在膜面被壓實(shí)的可能性越大,空氣擦洗膜面污染物所需的停歇時(shí)間就越長(zhǎng),隨著膜面殘留的污染物越來(lái)越多,膜系統(tǒng)有效過(guò)濾孔的堵塞越來(lái)越嚴(yán)重,TMP增長(zhǎng)加快。本項(xiàng)目中宜采用開4min停1min的方式運(yùn)行,可以保證膜系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,減少清洗頻率。

3、結(jié)論

陶瓷平板膜MBR在處理含聚酯、環(huán)氧樹脂、固化劑等難降解有機(jī)物的廢水時(shí),在線反沖洗對(duì)膜通量的恢復(fù)效果不佳,增大反洗水量不能提高反洗效果。在進(jìn)水COD800~1000mg/L,采用反洗運(yùn)行模式和抽停運(yùn)行模式下,為保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,通量應(yīng)不超過(guò)20L/(m2•h)。與反洗運(yùn)行模式相比,抽停運(yùn)行模式經(jīng)濟(jì)性更好;通過(guò)控制合適的抽停比可以較好的控制膜污染。采用抽停比開4min停1min時(shí),平板陶瓷膜MBR運(yùn)行較為穩(wěn)定。


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