膜-生物反应器中PVC膜污染及清洗方法研究

膜-生物反应器（MBR）是一种集物理膜分离技术与生物处理技术于一体的新型高效污水处理技术。在MBR中，膜组件作为核心设备之一，负责截留污水中的悬浮物和微生物，以保持出水水质。聚氯乙烯（PVC）材料制成的超滤膜由于其成本相对较低而被广泛研究和应用。然而，在污水处理过程中，膜表面容易受到污染，从而导致膜通量下降，影响处理效率。因此，及时有效的膜清洗方法研究对于保持MBR系统正常运行具有重要的意义。 在本研究中，研究者们探讨了不同在线清洗和离线清洗方法对一体式膜-生物反应器（SMBR）中PVC超滤膜通量恢复的影响。在线清洗指的是在系统运行过程中对膜组件进行的清洗，包括空曝气清洗、清水反洗、次氯酸钠反洗、盐酸反洗等。而离线清洗则是指在系统停止运行后进行的化学清洗，比如使用不同浓度和类型的化学药剂对膜进行浸泡和冲洗。 在试验中，研究者发现，以15L/(m2•h)的次临界通量运行条件下，每周进行一次低浓度次氯酸钠反洗的运行方式相比于连续无反洗方式，跨膜压差（TMP）上升速率显著降低，前者为0.77kPa/d，后者为1.25kPa/d。这表明低浓度次氯酸钠反洗能够有效地减缓膜污染速率，延长膜的使用寿命，并保持较高的水处理效率。 对于不同的在线清洗方法，次氯酸钠反洗被认为是效果最佳的清洗方式。而离线清洗实验中，研究者发现使用3‰的次氯酸钠溶液先进行浸泡，然后使用pH值为1的盐酸溶液进行浸泡清洗，可以得到较好的清洗效果。 在试验装置方面，本研究选用的是一体式膜-生物反应器中试装置，该装置位于某城市污水处理厂内。原水经自建的初次沉淀池后进入中间水箱，再由泵打入膜-生物反应器中。反应器内设有穿孔曝气管进行曝气，以冲刷膜组件表面，保持膜的通透性。反洗泵和出水泵共用一个真空泵，通过阀门切换实现药液和水流方向的转换。 此外，临界通量的测定是膜-生物反应器设计和运行中的重要参数。临界通量是指在恒通量过滤中，当膜通量小于某一临界值时，膜污染发展缓慢；而超过这个临界值后，跨膜压差（TMP）会迅速上升，膜污染快速加剧。在本研究中，临界通量是通过逐步提高膜通量同时观察TMP的变化来确定的。确定临界通量有助于MBR系统在次临界通量下运行，以平衡控制膜污染和保持较高的膜通量。 在操作参数方面，本中试装置的膜组件曝气量为15m3/h，临界通量为15~20L/(m2·h)，长期运行时采用在15L/(m2·h)的次临界通量下，出水13分钟停2分钟的周期出水方式。污泥浓度通过定期排泥控制在6g/L左右。 通过对PVC超滤膜的污染情况进行分析以及不同清洗方法的比较，本研究为MBR的实际应用提供了宝贵的参考，特别是针对PVC膜的应用研究，具有现实的推广价值。研究成果不仅有助于提高膜组件的工作效率，延长其使用寿命，也能够降低污水处理的成本，从而推动污水处理技术的进一步发展。