膜(mó)生物(wù)反(fǎn)應器(MBR)是將(jiāng)膜(mó)分離與(yǔ)微(wēi)生(shēng)物菌(jūn)種體(tǐ)現緊(jǐn)密聯(lián)係(xì)的(dí)汙水(shuǐ)處理新技術(shù)新(xīn)工藝(yì),由(yóu)於具有很(hěn)多傳統汙水(shuǐ)處理製(zhì)作工藝所(suǒ)不(bù)具備的優(yōu)點(diǎn),近(jìn)幾(jī)年來已導(dǎo)致(zhì)廣泛的(dí)關注,但(dàn)在(zài)所難(nán)免的膜汙染限(xiàn)製了其(qí)更廣泛的(dí)應用(yòng)。臨(lín)界點透(tòu)射(shè)係(xì)數(shù)在(zài)膜汙(wū)染控製(zhì)中有(yǒu)著尤其(qí)重要的(dí)現實(shí)意義(yì)。自1995年Field第(dì)一(yī)次明確指出臨界(jiè)點(diǎn)透射係(xì)數的(dí)界(jiè)定,世界各地很多專(zhuān)家針對(duì)這(zhè)件事(shì)開展(zhǎn)了科研(yán)[-51。一般地(dì),MB膜(mó)臨界(jiè)點透射(shè)係(xì)數(shù)依(yī)據(jù)如下所(suǒ)示(shì)所顯(xiǎn)示界(jiè)定,即保持一個平穩(wěn)的膜(mó)通(tōng)量(liáng)低(dī)於此值運行(háng)時,細(xì)顆粒物化合物不能在膜表麵聚集沉積,操(cāo)作過程(chéng)壓力(lì)始終保持(chí),並沒顯(xiǎn)著的(dí)膜汙染導(dǎo)致(zhì);而當控(kòng)製膜(mó)通量高過此值運行時,操(cāo)作(zuò)過程(chéng)壓(yā)力(lì)大幅(fú)升(shēng)高(gāo),膜(mó)汙(wū)染伴隨著(zhuó)迅(xùn)速上(shàng)升(shēng),導(dǎo)致MBR管理(lǐ)體係(xì)的崩(bēng)潰(kuì)。目(mù)前
，世界各(gè)地對臨(lín)界(jiè)點透射係數(shù)的精確(què)測量有(yǒu)不一(yī)樣(yàng)的(dí)方法,多采用(yòng)透(tòu)射(shè)係(xì)數台(tái)階性(xìng)提(tí)高法(fǎ)進行精(jīng)準測量(liáng)(6-11。即在(zài)--定的(dí)水文學(xué)操(cāo)作(zuò)過(guò)程(chéng)規(guī)範(fàn)及(jí)混合(hé)物質特點下,控(kòng)製MBR在-個平(píng)穩(wěn)的低(dī)透射係(xì)數下連續運行,觀查(chá)操作過程壓(yā)力(lì)TMP在一定(dìng)時間內的(dí)變化,若(ruò)TMP始(shǐ)終(zhōng)保(bǎo)持(chí),可感覺這個時候(hòu)的(dí)透射係數(shù)低於臨(lín)界點(diǎn)透(tòu)射係數(shù),再(zài)使(shǐ)膜通(tōng)量提高(gāo)--個階(jiē)量,不斷以上(shàng)試驗(yàn)。依據明(míng)顯增(zēng)強(qiáng)膜通量(liáng),當MBR正好(hǎo)高(gāo)過某一透射(shè)係數運(yùn)行(háng)時,慢(màn)慢(màn)變(biàn)化,不能穩(wěn)定運(yùn)行
，可(kě)感覺這個(gè)時候的(dí)透(tòu)射(shè)係數已高過(guò)臨界點透(tòu)射係(xì)數。原(yuán)文(wén)中采用透(tòu)射係(xì)數台(tái)階性(xìng)提高測(cè)定法平板(bǎn)膜生物(wù)反應器(qì)的臨界(jiè)點透(tòu)射(shè)係數值,通過考察(chá)不一(yī)樣精(jīng)確(què)測(cè)量(liáng)基(jī)本(běn)參數(shù)對臨(lín)界(jiè)點透射(shè)係數(shù)精確測量(liáng)結果的傷(shāng)害,從而提高(gāo)平板膜生物反應器臨界(jiè)點(diǎn)透(tòu)射係(xì)數的(dí)精(jīng)確測(cè)量(liáng)。

1原(yuán)料與(yǔ)方(fāng)法(fǎ)

       1.1實驗(yàn)設(shè)備

       實驗(yàn)設備見圖1,貯液罐內的(dí)水根據進(jìn)離(lí)心式(shì)水泵(bèng)提升進(jìn)入

       作(zuò)者介(jiè)紹(shào):孫(sūn)健(jiàn)華,項目工程師(shī),從事(shì)環(huán)境汙染(rǎn)控(kòng)製(zhì)與資(zī)源(yuán)化再(zài)生再造科(kē)研(yán)。

       自然科(kē)學基金:在我國高新科(kē)技(jì)科(kē)研(yán)發(fā)展趨向(xiàng)計(jì)劃方案(863方案(àn))幫(bāng)護(hù)最(zuì)新(xīn)項(xiàng)目(202AA601220)

       依(yī)據(jù)滲(shèn)水(shuǐ)糟的外溢(yì)和(hé)截(jié)止閥(fá)門(mén)保證(zhèng)反應(yīng)罐內(nèi)水位綫綫(xiàn)平穩,溢.流(liú)廢水(shuǐ)流到(dào)至貯(zhù)液罐(guàn)。滲漏(lòu)經(jīng)進不鏽鋼(gāng)水槽(cáo)全自動(dòng)排出(chū)進人(rén)比(bǐ)較多(duō)氧(yǎng)膜(mó)生(shēng)物(wù)反應(yīng)器(qì)內,反(fǎn)應罐規格型(xíng)號為長(cháng)x寬x高(gāo)=300mmx80mmx500mm,有效容積(jī)10L,用(yòng)擋板(bǎn)將(jiāng)其(qí)分(fēn)成升流(liú)區(qū)和降(jiàng)流(liú)區,二者容積比例(lì)1:2。水(shuǐ)流量(liáng)依(yī)據蠕動泵(bèng)對(duì)膜構件真空(kōng)保鮮運行,負壓力表.說明(míng)活性炭過濾(lǜ)器應用(yòng)的(dí)壓力。膜構件(jiàn)底部微孔曝(pù)氣管(guǎn)的(dí)直(zhí)徑大約為(wéi)2mm,蒸汽流量計調節(jié)水解酸化量(liáng)。在平板(bǎn)膜(mó)生(shēng)物反應器臨界(jiè)點(diǎn)透射係數精確測(cè)量操作流程中,采(cǎi)用不斷滲(shèn)漏(lòu)不(bù)斷(duàn)水(shuǐ)流量的(dí)方式。試(shì)驗采(cǎi)用平(píng)板列管式構件
，由北(běi)京中科膜研究機(jī)構給與
，膜(mó)原材(cái)料為聚偏氟乙烯(PVDF),膜的高效率過濾占(zhān)地(dì)麵積為(wéi)0.1m2,截(jié)留(liú)相(xiāng)對(duì)分子質(zhì)量(liáng)100kda。

       1.2試驗飲用水(shuǐ)

       試驗飲(yǐn)用(yòng)水為(wéi)模(mó)擬(nǐ)仿(fǎng)真(zhēn)日(rì)常生活(huó)汙(wū)水(shuǐ)處(chǔ)理的排水管(guǎn)道,見(jiàn)表(biǎo)1。

       1.3注(zhù)入汙泥

       注入汙泥源於運行(háng)3個多(duō)月的(dí)處(chǔ)理生(shēng)活汙水處理(lǐ)的一(yī)體(tǐ)式膜生物反應器,其MLVSS/MILSS約為(wéi)0.7。在(zài)調(tiáo)研(yán)MISS濃度值值對平(píng)板(bǎn)膜(mó)生(shēng)物(wù)反應器臨界點(diǎn)透(tòu)射(shè)係(xì)數的(dí)影(yǐng)響時,為避(bì)免(miǎn)混合物(wù)質特性的變(biàn)更,采(cǎi)用(yòng)靜(jìng)放(fàng)提純(chún)的方式(shì)得到不一樣(yàng)成(chéng)分的(dí)MLSS.

       1.4臨(lín)界(jiè)點透(tòu)射係數的(dí)精(jīng)確測量(liáng)

       采(cǎi)用透(tòu)射係數(shù)台(tái)階性(xìng)提(tí)高(gāo)法(fǎ)精準(zhǔn)測量(liáng)臨(lín)界(jiè)點透射係數(shù),其精確測量整(zhěng)個(gè)過程見圖2。由(yóu)圖(tú)2可以看得(dé)出(chū)來,在一(yī)定(dìng)的(dí)運用狀況(kuàng)下,當運行(háng)透射(shè)係(xì)數不太(tài)高過(guò)J時(shí),在(zài)15min的不(bù)斷抽(chōu)脂間隔內(nèi)操作(zuò)過(guò)程壓力能穩定(dìng)為一(yī)個(gè)數(shù)值;當運行(háng)透射係數不小於J2時,操作(zuò)過程壓力(lì)隨(suí)抽脂(zhī)時(shí)間(jiān)的(dí)變(biàn)化(huà)而轉(zhuǎn)變,不能(néng)穩(wěn)定在一個數值(zhí)上(shàng),而(ér)且(qiě)隨(suí)著透(tòu)射(shè)係數的進一(yī)步(bù)提(tí)高,壓力(lì)變化(huà)水準越大(dà)。由於試驗(yàn)規(guī)範(fàn)限(xiàn)製(zhì),透(tòu)射(shè)係數階梯增(zēng)長率不大可能(néng)無限小(xiǎo)
，因(yīn)此不可(kě)以得到一一(yī)個準確的(dí)臨(lín)界點透射係(xì)數值(zhí),僅(jǐn)有得到一個臨(lín)界點(diǎn)透(tòu)射係(xì)數(shù)地域(yù)。對於圖2,臨(lín)界點透射(shè)係數為J1≤Jc≤J2。在(zài)應用(yòng)該方(fāng)法精確測量臨(lín)界點(diǎn)透射(shè)係(xì)數時,試驗(yàn)精確測(cè)量(liáng)基(jī)本(běn)參(cān)數(shù)的區別,即初(chū)始運(yùn)作透(tòu)射(shè)係(xì)數,精(jīng)確測量間(jiān)隔時間段(duàn)，透(tòu)射係數階梯(tī)增(zēng)長(cháng)率的(dí)不一樣,有可能造成臨界(jiè)點透射係數精確(què)測(cè)量(liáng)值(zhí)的(dí)不(bù)一(yī)樣。因此,務必(bì)調研這類(lèi)精(jīng)確(què)測量.基本(běn)參(cān)數對臨(lín)界點透射係數精確測(cè)量結果的傷害,從(cóng)而提高(gāo)平板膜(mó)臨(lín)界點透(tòu)射(shè)係(xì)數的精(jīng)確(què)測量(liáng)。

2結(jié)果(guǒ)與(yǔ)討論

       在一(yī)定(dìng)的(dí)水文學規範(fàn)和混合物質(zhì)特點(水(shuǐ)解(jiě)酸化(huà)量1.5m/h,汙(wū)泥(ní)濃度(dù)值(zhí)值(zhí)9g/L,工作溫度(dù)25C,pH=7.0~7.5)下,科研初始(shǐ)運作透(tòu)射(shè)係數(shù)精(jīng)確測量間(jiān)隔時(shí)間段，透射(shè)係(xì)數(shù)階梯(tī)增長率對臨界點透射(shè)係數值的(dí)傷害。

       2.1初始(shǐ)運作(zuò)通(tōng)的傷害(hài)

       在以(yǐ)上操作過程狀況下,控製精確測(cè)量間隔(gé)時間段△t=15min,透射(shè)係數階梯增(zēng)長率為(wéi)3L/(m'.h),分別精(jīng)確(què)測量(liáng)初始(shǐ)運作(zuò)透(tòu)射係數為12L/(m7.h).21L/(m2.h).30L/(m2.h)時(shí)的臨(lín)界點透射係數值,臨(lín)界(jiè)點透射係數的檢(jiǎn)測(cè)結果均(jūn)為36~39L/(m2.h),無(wú)顯(xiǎn)著區(qū)別。因(yīn)此,在.臨(lín)界(jiè)點透射係數(shù)精確(què)測量操作(zuò)流(liú)程中(zhōng),為(wéi)減少沒必要(yào)的試驗(yàn)時(shí)間(jiān),可適當(dāng)挑選一個較高(gāo)的初始運(yùn)作(zuò)透射係數,但在(zài)不清(qīng)楚(chǔ)膜(mó)本身(shēn)特(tè)點(diǎn)的情(qíng)況下,倘若挑選的(dí)初始運作(zuò)透(tòu)射係數過(guò)高(gāo)
，則有可能造成(chéng)初(chū)始運作透(tòu)射(shè)係數比臨界點透射(shè)係(xì)數還必(bì)須高的情(qíng)況(kuàng)
，由於(yú)這時膜在(zài)臨(lín)界(jiè)點透射係數以上(shàng)運(yùn)行,膜汙染迅速發展(zhǎn)趨向(xiàng),即使立刻(kè)調(tiáo)整(zhěng)透射係(xì)數為一個較(jiào)低的數值,也難(nán)以(yǐ)獲(huò)得一個準確的檢測結(jié)果。

       2.2精確(què)測(cè)量(liáng)間隔時(shí)間段(duàn)的(dí)傷(shāng)害

       在一(yī)樣(yàng)操作(zuò)過程(chéng)狀(zhuàng)況(kuàng)下,控製初始運作(zuò)透射係數26L/(m2.h),通40．

       量階(jiē)梯遞(dì)增量3L/(m2.h),分(fēn)別測定Ot為10min,20min.30min.45min.60min時的(dí)臨界(jiè)通(tōng)量(liáng)值,測定(dìng)結(jié)果見(jiàn)表(biǎo)2。

       由(yóu)表(biǎo)2可(kě)以(yǐ)看出,當間隔(gé)時(shí)間段Ot變(biàn)大時
，由(yóu)於(yú)臨界通(tōng)量測定(dìng)過(guò)程中(zhōng)操(cāo)作(zuò)壓力(lì)的(dí)增(zēng)長(cháng)趨勢(shì)也變(biàn)快
，導(dǎo)致臨界通(tōng)量(liáng)的測定結(jié)果變(biàn)小;另外,測量(liáng)間(jiān)隔時間(jiān)從(cóng)10min增加(jiā)到(dào)60min,臨(lín)界通量的(dí)測量值(zhí)僅減(jiǎn)小(xiǎo)了6L(m2.h),變(biàn)化值(zhí)不(bù)是很大。因(yīn)此(cǐ),在臨界通(tōng)量測定過(guò)程(chéng)中,應盡量選取一個比較(jiào)適(shì)宜(yí)的間隔時間(jiān)段(duàn),從(cóng)而減少(shǎo)不必(bì)要的試驗時間(jiān)。

       2.3通量(liáng)階(jiē)梯(tī)遞增量(liáng)的影(yǐng)響

       在(zài)同樣(yàng)操作條件(jiàn)下(xià),控製測定間隔(gé)時間(jiān)段Ar=15min,初(chū)始(shǐ)啟(qǐ)動通量26L(m2.h),分(fēn)別(bié)測(cè)定通(tōng)量階梯遞增量為2L/(m2.h)，4L/(m2+h).6L/(m2.h)時的臨界通(tōng)量值(zhí),測定結(jié)果(guǒ)見表(biǎo)3。由(yóu)表3可(kě)以(yǐ)看(kàn)出
，當通(tōng)量階梯遞增量(liáng)變(biàn)大時,臨界通(tōng)量的測定結果(guǒ)變小(xiǎo)。這(zhè)可(kě)以(yǐ)可根據(jù)顆粒(lì)沉降(jiàng)理論進(jìn)行解(jiě)釋[9):當啟動通量較(jiào)低(dī)時(shí),汙泥顆粒不至於(yú)沉積在膜麵上,隻(zhī)有(yǒu)主體混合(hé)液中的(dí)小顆粒物質如膠體，EPS和(hé)溶解性(xìng)物質附(fù)著(zhuó)於膜(mó)麵表2測定間(jiān)隔時間段對臨界通(tōng)值(zhí)的(dí)影(yǐng)響。

       或堵塞膜孔,通量(liáng)衰減(jiǎn)緩慢(màn);而(ér)當汙(wū)泥一旦大(dà)量沉(chén)積,會形成較(jiào)大的(dí)泥餅(bǐng)層(céng)阻(zǔ)力,導致壓(yā)力(lì)迅(xùn)速(sù)上(shàng)升。因此(cǐ),顆粒(lì)在(zài)膜(mó)表(biǎo)麵.的(dí)沉積狀況隨(suí)著(zhuó)通量增長(cháng)方(fāng)式的不(bù)同(tóng)而有(yǒu)所(suǒ)差異:1)逐(zhú)漸緩(huǎn)慢(màn)地提高膜(mó)通(tōng)量(liáng)使得膜表(biǎo)麵的(dí)汙染(rǎn)層呈現規則(zé)而(ér)緩(huǎn)慢(màn)的(dí)發展(zhǎn)趨勢,使(shǐ)得(dé)0P/Ot的(dí)增長(cháng)趨勢也較小(xiǎo);2)相反,快速急(jí)劇(jù)地提高(gāo)膜通量(liáng),使(shǐ)得膜(mó)表麵的(dí)汙(wū)染(rǎn)層以一種極(jí)不(bù)規(guī)則的態勢(shì)發(fā)展(zhǎn),導致更大(dà)的水力學阻(zǔ)力,從(cóng)而(ér)使得(dé)OP/Ol的(dí)增長趨勢(shì)也較(jiào)大(dà)。

       因(yīn)此,在臨(lín)界(jiè)通量測定過(guò)程中,應(yīng)盡量選取一(yī)個較小的通量階(jiē)梯遞(dì)增(zēng)量(liáng),從而獲(huò)得(dé)更準(zhǔn)確的(dí)測(cè)定結果(guǒ)。但(dàn)在(zài)不清楚(chǔ)膜本(běn)身性能(néng)的情(qíng)況(kuàng)下(xià),如果選取的(dí)通(tōng)量階(jiē)梯遞增量(liáng)過低,則會大大(dà)加大試驗測定(dìng)時(shí)間(jiān)。

       2.4臨界(jiè)通(tōng)量測(cè)定參(cān)數(shù)的(dí)優(yōu)化

       通過上(shàng)述試驗及(jí)分析,在臨(lín)界(jiè)通(tōng)量的測(cè)定過程中,推(tuī)薦以(yǐ)下(xià)測(cè)定參數:通(tōng)量(liáng)階梯遞(dì)增量盡(jìn)量不大於4L/(m2.h),測定間隔時(shí)間(jiān)段(duàn)可(kě)取15~30min;初始(shǐ)啟(qǐ)動通(tōng)量的選擇(zé)要適(shì)宜,太大可能會(huì)導致試驗(yàn)結(jié)果的誤(wù)差。

3結(jié)論

       1)在(zài)平板(bǎn)膜(mó)生物(wù)反應(yīng)器臨界(jiè)通(tōng)量的測(cè)定過(guò)程中
，當初始啟動(dòng)通量小於臨(lín)界(jiè)通量時,其對臨界(jiè)通量的測定值(zhí)影響不大;當通(tōng)量(liáng)階梯(tī)遞(dì)增(zēng)量變(biàn)大時(shí),臨(lín)界通量(liáng)的測定結果變小;當(dāng)測定(dìng)間隔時(shí)間(jiān)段變(biàn)大時(shí),臨界(jiè)通(tōng)量(liáng)的測定(dìng)結(jié)果(guǒ)相(xiāng)應變小(xiǎo)。

       2)測定臨(lín)界(jiè)通量(liáng)時,本文推薦以(yǐ)下測定參數:通量階梯遞增量盡(jìn)量(liáng)不大於(yú)4L/(m2.h),測定間隔(gé)時(shí)間(jiān)段可取15~30min;初始啟(qǐ)動通(tōng)量的選(xuǎn)擇要(yào)適宜,太大(dà)了可能導(dǎo)致(zhì)試驗(yàn)結(jié)果的誤(wù)差。