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膜生物反应器的有机负荷和水力停留时间

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学社我家 发表于 2019-9-10 08:50 | 显示全部楼层 打印 上一主题 下一主题
膜生物反应器的生物工艺参数同传统的生物处理法类似,主要由污泥浓度、有机负荷、生物固体停留时间(SRT)、水力停留时间(HRT)等几个方面。$ Q7 e; w0 v+ Q% c2tech.cn

- W  x7 ?5 G% Y1.有机负荷
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) {* ^' r7 q; Z# q与传统的生物处理法类似,一般将有机底物与活性污泥的质量比值(F/M),也即单位质量活性污泥(1kgMLSS)或单位体积曝气池(1m3)在单位时间(1d)内所承受的有机物量(1kgBOD或1kgCOD)称为有机负荷或污泥负荷。6 t( F, `* g; G/ Z2 d2tech.cn

' Y$ N+ @5 Q3 X: Y& h& d6 q" M2 z对于传统的生物处理法,在一定的有机负荷范围内,随着有机负荷的升高,处理效率将下降,处理水的底物浓度将升高。而对于膜生物反应器,有机负荷的变化对处理效果的影响则比较小。4 o: s9 J) _: N- e$ v( v2tech.cn

9 H! d( ^7 `2 M  z, C) l2.污泥浓度(MLSS)- z" ^) P& H* T  Y2tech.cn
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污泥浓度是指生物反应器中单位体积混合液所含的悬浮固体的质量(常以MLSS表示),单位用“g/L”或“mg/L”。显然,污泥浓度的大小间接反映混合液中所含的微生物的量。除采用MLSS外,也有使用混合液中挥发性悬浮固体(MLVSS)来表示污泥浓度的,这样做的好处是可以避免活性污泥中惰性物质的影响,更好的反映活性污泥的活性。
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传统的生物处理法使用二沉池来分离污泥,由于依靠重力沉降,因而分离效率低,直接影响生物反应器中活性污泥的浓度。膜生物反应器则使用了膜分离作为固液分离技术,由于膜的高截留率并将浓缩液回流到生物反应器内,而使生物反应器中可以有比传统生物反应器中高得多的活性污泥量。一般普通生物处理法MLSS只能维持在2~4g/L左右,而膜生物反应器中MLSS可达10g/L以上。由于生物反应器中污泥浓度的提高,可以增大生物反应器对有机物的去除能力,减少生物反应器的体积。但是污泥浓度的提高会增加混合液粘度,降低膜通量。根据膜过滤浓差极化模型,当过滤达到稳态时,膜表面污泥浓度达到临界值而不再变化,即有:
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对于不同的膜生物反应器型式,均可得到膜通量与污泥浓度的对数呈线性关系,但系数差异较大。污泥浓度的控制,应根据水质、水量及膜组件形式而定。一般处理低浓度污水宜控制较低的污泥浓度,以尽量提高膜通量;而处理高浓度污水宜控制较高的污泥浓度,以尽量增大有机物去除能力。同时,我们应该看到,虽然膜生物反应器中MLSS要远远高于传统生物处理法,但是膜生物反应器中污泥活性却未必高于传统生物处理法,甚至有可能低于传统的生物处理法。
  X& J5 I, S( L% I这是因为:(1)较高的泥龄使惰性物质在曝气池中得以积累下来;(2)某些情况下,较低的负荷会使死细菌数量增多。尽管如此,膜生物反应器中单位体积污泥活性仍明显高于传统生物处理法,这是由于膜生物反应器中MLSS浓度较高,发挥了整体效应的结果。
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* A) x0 R. \$ c3.生物固体停留时间(SRT)
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生物固体停留时间(SRT)也称细胞平均停留时间或泥龄,表示微生物在反应器(曝气池)中的平均培养时间,也即曝气池内活性污泥平均更新一遍所需的时间。传统的生物处理法中生物反应器中的SRT和HRT(水力停留时间)是很难达到分别控制的,而在膜生物反应器中,可以实现很短的HRT而同时又很长的SRT,这样就使废水中那些大分子颗粒状难降解的成分在有限体积的生物反应器中有足够的停留时间,而达到最终有效高去除效果的目的,这也是膜生物反应器最突出的优点之一。" x9 o% z( P& k( I  e2tech.cn

$ m& v5 K8 Q7 y& p随着SRT的延长,生物反应器中生物量增加,有机物的分解应进行的更为充分,出水COD/NH3-N含量等也应该越来越低。但由于膜的机械截留作用很强,因此不管有机物分解稳定程度如何,只有一定分子量的物质通过膜,故随着SRT的延长,出水水质变化不会很大。这同时也表明用膜组件取代传统的二沉池能使出水水质更加稳定,不易受进口和操作条件变化的影响。7 v3 T. a# G" z5 T2tech.cn
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4.水力停留时间(HRT)4 N1 z0 r' T( `: a' Z2tech.cn

  u- \1 I3 t. S水力停留时间(HRT),顾名思义指的是废水在反应器内的停留时间。传统的生物处理法中HRT与SRT是相互关联的,很难把它们分开控制,但将膜分离技术与传统的生物处理法相结合,则可以对HRT与SRT分别控制。同时也要注意到,当膜面积一定时,它们可控制膜生物反应器出水流量的膜通量。随着膜生物反应器的运行,膜通量的稳态过程实际上是一个动态平衡,这就决定了水力停留时间(HRT)是在一定范围内变化的。% F$ F6 a8 |$ m- F( X% m2tech.cn
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因此,膜生物反应器内HRT的控制,应尽量维持系统内溶解性有机物的平衡,设计时可考虑使曝气池容积有一定的调节容量。
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