膜生物反应器中在线超声清洗技术的探讨与研究

论文摘要

针对MBR中膜污染超声清洗研究中存在的问题,本课题以国内外超声清洗的研究成果为基础,提出将超声波清洗技术用于中空纤维膜污染的在线清洗方案。通过连续超声试验,考察了超声波对反应器中活性污泥特性的影响,作为在线清洗参数选择的参考;寻求合适的超声波参数、操作条件、超声波幅射位置来达到最优的膜污染去除效果。污泥浓度随超声时间的延长而逐渐下降。超声对污泥的MLSS影响并不明显,而MLVSS有较大变化。适当的超声作用时间使得污泥混合液的沉降性能有所改善,但超声时间过长,会使大量细胞内物质进入水相,上清液变得浑浊。污泥混合液的过滤性能随着超声时间的延长而逐渐变差。污泥混合液的SCOD溶出率随超声时间的增加呈阶段性升高。污泥活性随超声时间的延长呈现先增强后降低的变化规律。污泥混合液的SMP浓度随超声时间的增加而逐渐上升,而EPS浓度恰好相反。SMP和EPS中多聚糖含量的变化规律与其自身的变化有较好的相关性。在超声作用15min之后,污泥絮体结构遭到较为严重破坏,胞内物质进入水相。最佳超声清洗时间为10min,10min后继续超声清洗的效果并不明显。超声距离越近,清洗效果越好,但距离过近,在清洗的过程中容易对膜自身结构产生破坏。本试验的最佳清洗超声距离为5cm。随着超声功率的提高,膜通量恢复率逐渐提高。本试验最佳超声功率为352W。单独超声清洗的效果并不十分理想,但结合曝气的组合清洗方式会使清洗效果大幅提高,在最佳曝气强度0.6 m3/(m2·h)时,组合清洗10min,膜通量恢复率可达74.24%。双振板对射可以改善清洗效果,其中双振板正对方式最为有效。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 膜污染及其防治措施
• 1.1.1 膜污染的定义
• 1.1.2 膜污染的影响因素和防治措施
• 1.1.3 膜污染的清洗
• 1.2 超声波概述
• 1.2.1 超声波场的作用
• 1.2.2 超声分类及应用
• 1.3 超声波清洗机理及影响因素
• 1.3.1 超声清洗机理
• 1.3.2 超声清洗膜的影响因素
• 1.4 超声波清洗装置的组成及分类
• 1.4.1 槽式声化学反应器
• 1.4.2 探头式声化学反应器
• 1.5 超声波在膜清洗中的研究进展
• 1.5.1 超声清洗对膜通量的影响
• 1.5.2 超声波对膜本身的影响
• 1.5.3 超声清洗对膜截留率及其他特性的影响
• 1.6 课题的提出和研究内容
• 1.6.1 课题的提出
• 1.6.2 研究内容
• 第二章 试验材料与方法
• 2.1 试验装置及运行方式
• 2.2 分析与测试方法
• 2.3 试验材料
• 第三章 超声清洗对污泥混合液的影响
• 3.1 超声清洗对污泥浓度的影响
• 3.1.1 超声清洗对污泥MLSS的影响
• 3.1.2 超声清洗对污泥MLVSS的影响
• 3.1.3 超声清洗对污泥MLVSS/MLSS的影响
• 3.2 超声清洗对污泥沉降性能的影响
• 3.3 超声清洗对污泥可过滤性的影响
• 3.4 超声清洗对污泥中TCOD及SCOD的影响
• 3.5 超声清洗对污泥活性的影响
• 3.6 超声清洗对污泥混合液中SMP的影响
• 3.7 超声清洗对污泥混合液中EPS的影响
• 3.8 超声清洗对污泥絮体形状的影响
• 3.9 小结
• 第四章 超声波清洗膜污染试验
• 4.1 清洗时间对清洗效果的影响
• 4.1.1 膜通量随超声作用时间的变化
• 4.1.2 通量恢复率与通量增加率随超声时间的变化
• 4.2 振板与膜组件距离对清洗效果的影响
• 4.2.1 不同距离膜通量随超声时间的变化
• 4.2.2 不同距离膜通量恢复率与增加率的变化
• 4.3 超声功率对清洗效果的影响
• 4.4 曝气强度对清洗效果的影响
• 4.4.1 单独采用曝气清洗的清洗效果
• 4.4.2 超声—曝气组合清洗效果
• 4.5 双振板对射的清洗效果
• 4.6 膜清洗前后的SEM观察
• 4.6.1 新膜与污染后膜的SEM照片
• 4.6.2 膜表面的SEM照片
• 4.6.3 膜横断面的SEM照片
• 4.7 小结
• 第五章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢