[发明专利]一种控制膜生物反应器中膜污染的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种为控制膜生物反应器的膜污染问题而调控混合液性质的方法，属于水和废水处理技术领域。

技术背景

膜生物反应器(membrane bioreactor，MBR)是将生物反应单元与膜分离技术很好结合的一种高效废水处理技术，用微滤或者超滤膜组件进行固液分离，替代了活性污泥法中的二沉池的作用，实现了水力停留时间(hydraulic retention time，HRT)和污泥停留时间(sludge retention time，SRT)的完全分离，使运行条件更加灵活。且膜生物反应器装置结构紧凑、易于实现自动控制，同时大大的节省了占地面积。在膜反应器的运行过程中，膜污染始终都是阻碍膜反应器推广应用的最大障碍。膜污染导致过膜压力增加，膜通量的减少，从而降低了处理能力，同时膜的清洗也使得费用增加，缩短膜的使用寿命，给运行管理带来很大的不便。因此，要使MBR获得长期稳定的运行效果，必须对于膜污染进行控制。

膜污染主要受到三个因素的影响，即：膜固有性质、操作条件和活性污泥的混合液性质。膜固有性质指的是膜材质、膜孔径大小、孔隙率、亲/硫水性、电荷性质和粗糙度等；操作条件主要包括运行通量、SRT、曝气以及错流速率，运行温度等等；污泥混合液特性指悬浮固体浓度(MLSS)、粒度分布、胞外聚合物浓度、粘度等。膜生物反应器混合液性质对膜污染影响很大，其中混合液溶解性有机物浓度和污泥粒径对膜污染有重要的影响。当膜生物反应器运行一段时间后，混合液的污泥粒径会下降，同时出现反应器内的胞外聚合物(EPS)会出现积累，膜污染将会加重。

发明内容

本发明的目的通过投加絮凝剂改善污泥混合液的特性，减缓膜污染，为膜生物反应器的膜污染控制提供一种有效的方法。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是提出一种控制膜生物反应器中膜污染的混合液性质调控方法。即通过投加一定浓度的无机絮凝剂聚合硫酸铁，调控膜生物反应器中污泥混合液的性质，同时排出适量的污泥混合液，即可实现控制膜污染。特别是对于经长期运行，膜生物反应器内污泥颗粒细小、胞外聚合物(EPS)浓度高的污泥混合液，该方法能够有效地调控污泥性能，减缓膜污染，延长膜的清洗周期。

本发明所述的膜生物反应器为具有悬浮型活性污泥生物反应单元的一体式或者分置式的膜生物反应器。利用聚合硫酸铁对膜生物反应器中的活性污泥混合液的絮凝作用，促进污泥颗粒粒径变大，同时减少反应器中的有机物浓度。以改善混合液的过滤性，控制膜污染，维持反应器稳定运行。

本发明提出的利用混凝剂对膜生物反应器中的混合液进行有效处理，以改善混合液性质从而控制膜污染的方法，其原理在于：膜生物反应器是将膜分离技术和生物处理单元很好结合的水和废水处理装置，出水水质高且稳定，反应器结构紧凑，易于自动化控制，膜生物反应器在运行过程中，膜污染始终都是阻碍膜反应器推广应用的最大障碍。膜污染导致过膜压力增加，从而降低了处理能力，同时膜的清洗也使得费用增加，缩短膜的使用寿命，给运行管理带来很大的不便。膜生物反应器混合液的特征是由于污泥浓度高，曝气强度大，使得溶解性有机物和污泥浓度都高于普通的生物反应器，从而引起污泥粘度过高，絮体颗粒粒径小，有机物浓度大等问题。因此采用投加聚合硫酸铁技术对膜生物反应器内的混合液进行适当的处理，利用聚合硫酸铁的絮凝和电中和能力，可以改善混合液性质，以达到减缓和控制膜污染的目的。

絮凝剂对活性污泥混合液性质的调控效果主要体现在以下几个方面：(1)增大了污泥的粒径，污泥颗粒粒径越大，过膜阻力越小，对膜的污染越轻。(2)减少了反应器中的有机物浓度，由于污泥颗粒的絮凝作用，大分子的胞外聚合物等物质在投加絮凝剂后被絮凝，然后通过排泥排出反应器，从而大大减少了反应器中的有机物浓度。(3)聚合硫酸铁絮凝剂具有较强的电中和能力，能将膜表面的带负电的胞外聚合物电中和和吸附，从而使其脱离膜表面，进而减少膜的污染。

以上几方面的综合作用使得混合液悬浮固体、胶体和溶解性有机物含量减少，粘度降低，污泥颗粒粒径变大，从而增强了混合液的膜过滤性能，达到了控制膜污染，维持反应器稳定运行的目的。

基于以上原理，本发明可以直接将聚合硫酸铁溶液加入膜生物反应器中，对活性污泥混合液进行直接处理以改善混合液的过滤性能，从而可以达到控制膜污染的目的。

本发明方法具有如下优点：

(1)控制膜污染，使混合液的膜过滤性能增加，维持平稳较低的膜操作压力，延长了膜冲洗周期，降低了膜清洗成本，保证膜生物反应器长期稳定的运行。