王亞娥¹， 歐陽銘¹， 朱聯錫²
（1.蘭州鐵道學院 環境工程系， 甘肅 蘭州 730070 ；2.四川聯合大學 環境科學及工程系， 四川 成 都 610065）

　　摘　要：針對PAN/PS共混超濾膜組件與活性污泥法組合的污水回用處理工藝，分析了影響超濾膜過濾水通量和過濾阻力的主要因素，并建立了相應的經驗計算式，從而為該系統的工藝設計及科學化管理提供了參考依據。
　　關鍵詞： 超濾膜；過濾通量；膜污染；過濾阻力
　　中圖分類號： X703
　　文獻標識碼： C
　　文章編號： 1000-4602(2000)02-0055-03

　　膜—生物反應器(簡稱UBIS)是以超濾膜過濾代替傳統活性污泥系統的二沉池，起到泥水分離和加強系統處理功能的作用。該系統在某些污水處理領域，特別是中水回用處理中的優越性已被大量的研究成果所證實，但系統在運行過程中，由于膜污染而引起的過濾阻力不斷增加，膜過濾通量嚴重衰減的問題，仍是影響該項技術推廣應用的關鍵所在。在UBIS中，作為曝氣池混合液中的污泥濃度(MLSS)和殘存的有機物濃度(COD)，不僅是影響曝氣池處理效果的重要因素，而且還是影響膜過濾性能的主要因素。

1 試驗裝置與方法

1.1 試驗裝置與流程

　　試驗裝置如圖1所示。

　　整個系統由生物反應器和膜組件兩部分組成：生物反應器為完全混合式曝氣池，微型氣泵鼓風充氧，反應器的有效容積為10 L；膜組件為外壓管式超濾膜組件，采用PAN/PS超濾膜，膜組件有效長度為1000mm，膜面積為0.0173m²，流道高度為0.2mm。
1.2 試驗水質
　?試驗用原水取自蘭州鐵道學院22^#家屬樓污水排放口,經簡單粗濾、沉淀后作為曝氣池進水,其水質見表1。

表1　　原水水質 參數 最大值 最小值 COD（mg/L) 409 223 SS 151 68 pH 7.6 6.1

1.3 主要分析項目和方法
　　出水COD用重鉻酸鉀法測定；MLSS用過濾烘干稱重法；COD_BR為活性污泥混合液用濾紙過濾后液體的COD值，用該指標近似表示混合液中有機物的濃度，其測定方法仍為重鉻酸鉀法。?
1.4 試驗方法
　　試驗用活性污泥取自蘭煉污水廠生活污水處理系統，經一定時間的靜態培養作為試驗用污泥。活性污泥混合液的溫度用冷卻裝置來控制。每組試驗結束后，拆除裝置，用自來水清洗膜表面，再用0.1%NaOH浸泡一定時間，以消除膜污染的影響。試驗中控制膜過濾壓力為0.12MPa，膜面流速3.8m/s，曝氣池水溫25℃，通過改變生物反應器中MLSS的濃度和污泥負荷,來實現生物反應器中COD_BR的改變，從而考察COD_BR及MLSS對膜過濾通量(J_v)的影響。試驗數據均以系統運行到穩態時的記錄數據為準。?

2 試驗結果與分析　

　　試驗共作了8組，結果見表2。

表2 COD_BR對Jv影響試驗條件及結果 序號 COD_進水
(mg/L) 生物反應器MLSS
(g/L) 污泥負荷Ns
[COD計，kg(kg.d)] HRT
(h) COD_BR
（mg/L) 過濾通量Jv
[L/(m2.h)] COD_出水
(mg/L) 1 273 6.2 0.28 3.7 158 37 17.5 2 291 6.7 0.25 4.2 157 33 15.1 3 242 4.9 0.33 3.5 147 39 18.4 4 192 3.6 0.39 3.2 121 42 17.8 5 326 7.1 0.26 4.2 33 42 20.1 6 256 5.2 0.32 3.6 136 38 22.5 7 320 9 0.18 4.6 203 30 37.5 8 240 4.6 0.36 3.4 140 40 19.8 平均值 267.5 5.9 0.3 3.8 153 36.5 21

　　對表2中的數據，以J_v為橫坐標，分別以COD_BR和MLSS值作為縱坐標，在雙對數坐標下作圖，經計算得到：
　　MLSS與J_v關系
　　lgJ_v=1.85252-0.38726lgMLSS　　　　　(1)
　　相關系數：r=-0.9702
　　CODBR與JV關系
　　lgJ_v=3.06085-0.6886lgCOD_BR　　　　　(2)
　　相關系數：r=-0.914009
　　由式(1)、(2)可得：
　　Jv=71.2MLSS^-6.00　　　　　　　　　　(3)
　　Jv=1150COD_BR^0.60　　　　　　　　　　(4)
　　對于運行過程中的污泥濃度MLSS和CODBR的值作線性回歸。得到如下方程：
　　COD_BR=71.56+13.77MLSS 　　　　　　　(5)
　　相關系數：r=0.9632
　　為了綜合考察活性污泥混合液的MLSS和COD_BR對膜過濾通量的影響，先將污泥濃度的平均值MLSS=5.9g/L代入式（5），求出對應的COD_BR值，并記作COD_BR=153g/L，并以此作為MLSS和CODBR代入式(3)、(4)中，確定對應的膜通量值，以此作為相應各因素的過濾通量標準值，同時定義實際過濾通量與標準過濾通量的比值為相應因子的過濾通量相關數，分別記作A₁與A₂，所以有：
　　A₁=Jv/Jv（MLSS）=71MLSS^-0.39/（71×5.9^-0.39）
　　A₁=（MLSS/5.9）^-0.39 （6）
　　同理：A₂=（COD_BR/153）^-0.69 （7）
　　另外，由于膜組件操作條件及水溫一定的情況下，Jv與MLSS及COD_BR有關，所以進一步假定：
　　Jv=M（A₁A₂） （8）
　　為了求取式（8）中的M值，將表2中有關數據2有關數據代入式（6）、（7）、（8），結果見表3。

表3 數據處理結果 序號 A1 A2 A1A2 Jv M 1 0.981 0.978 0.959 37 35.58 2 0.930 0.961 0.894 33 36.89 3 1.075 1.028 1.105 39 35.28 4 1.212 1.176 1.426 42 29.46 5 0.952 0.982 0.935 33 35.29 6 1.050 1.085 1.139 38 33.36 7 0.848 0.823 0.695 30 42.99 8 1.102 10.63 1.171 10 34.16

　　將表3中A₁A₂與M兩組數據進行回歸得：
　　lgM=1.55811-0.503625lg(A₁A₂)
　　相關系數：r=-0.9543
　　M=36.15（A1A2）^-0.5 （9）
　　將式（9）代入式（8）得：
　　Jv=36.15(A₁A₂)^0.5 （10）
　　將式（6）、(7)代入式（10）得：
　　Jv=289.83MLSS^-0.195CODBR^-0.345 (11)
　　又由超濾基本方程式可知：
　　Jv=△P/μwR總 （12）
　　式中 Jv——膜滲透通量，m³(m².s)
　　　　△P—膜兩側壓差，Pa
　　　　μw—濾液的粘度，Pa.s
　　　　R總—膜過濾總阻力（包括膜本身阻力及污染層的阻力），L/m
　　聯立式（11）、（12），并將操作溫度T=25℃時的μ、w代入得：
　　R_總=1.396×10⁷△P.MLSS^0.195.CODBR^0.345 （13）
　　式中 R_總——膜過濾總阻力（包括膜本身阻力及污染層的阻力），L/m
　　　　 △P——膜兩側壓差，Pa
　　　　MLSS——生物反應器中污泥濃度，g/L
　　　　COD_BR— 生物反應器中殘存有機物濃度，mg/L

　　 由式(13)，根據生物反應器中的MLSS、COD_BR及膜組件的操作壓力，可以計算出UBIS系統的膜過濾阻力。?

3 結論

　　對于以PAN/PS共混超濾膜為組件的UBIS系統，在曝氣池混合液溫度一定的條件下，混合液中COD_BR對膜過濾阻力和膜過濾通量的影響比MLSS大。所以，曝氣池采用高MLSS、低負荷的運轉方式將有利于增加膜過濾通量，提高系統的實用性。

參考文獻：
　　［1］ 高以煊，葉凌碧.膜分離技術基礎［M］.科學出版社.

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電　話： (0931)7671266
收稿日期： 1999-08-20