死端微濾過程運行條件的優(yōu)化及膜通量的預測研究.pdf

1、本論文首先在自制的攪拌死端微濾膜裝置上,研究了攪拌速率、溫度、操作壓力和濃度對酵母懸浮液膜通量的變化規(guī)律性的影響,并利用多元線性回歸方法定量研究了操作條件對膜通量的影響程度。研究結(jié)果表明：(1)在壓力為0.04MPa～0.10MPa范圍內(nèi),攪拌速率(ω)、溫度(T)和操作壓力(P)對膜通量都具有顯著的影響,各操作條件對膜通量的影響程度大小為：攪拌速率(64.9％)>溫度(14.4％)>壓力(12.9％)>濃度(7.8％);(2)通過多元

2、線性回歸方法得到的膜通量與操作條件之間的回歸方程為：J=-1.804×10-7+3.149×10-5P+3.52×10-7T-2.573×10-6C+1.388×10-8ω。 其次,在死端微濾器上,使用膜孔徑為0.1μm的聚丙烯腈(PAN)微濾膜對活性污泥混合液進行了過濾并運用多元線性回歸方法定量研究了膜生物反應器處理生活污水過程中運行條件對膜的過濾性能(膜滲濾液的累積體積V)和污水處理效果(COD、NH3-N)的影響程度。研究

3、結(jié)果表明：(1)污泥齡(SRT)對膜滲濾液的累積體積基本上沒有影響,與之相比,跨膜壓力(TMP)、混合液懸浮污泥濃度(MLSS)、溶解氧濃度(DO)、pH值(pH)、溫度和水力停留時間(HRT)都具有顯著影響。運行參數(shù)與膜滲濾液累積體積之間的定量關(guān)系為V=249.64TMP-0.056MLSS+31.69DO+55.06pH-5.25T-8.82HRT+16.24;(2)跨膜壓力和溶液pH值對膜生物反應器的COD去除效果幾乎沒有影響,溫

4、度、污泥齡和水力停留時間都是顯著影響因子,其相對影響程度比例分別為63.9％、13.6％和14.7％,而混合液懸浮污泥濃度和溶解氧濃度是一般影響因子。回歸所得的膜滲濾液中COD的濃度與各運行參數(shù)之間的定量關(guān)系式為COD=0.0073MLSS-5.64DO+2.86T+0.099SRT+2.48HRT-88.82;(3)跨膜壓力和水力停留時間對NH3-N的去除沒有影響,混合液懸浮污泥濃度和pH值對NH3-N的去除都有較大的影響,是顯著性影

5、響因子,所占相對比例分別為40.5％和26.7％,而溶解氧濃度、溫度和污泥齡的影響較小,屬于一般性影響因子?；貧w所得的膜滲濾液中NH3-N的濃度與各運行條件之間的定量關(guān)系式為NH3-N=0.017MLSS-12.99DO-28.86pH+0.90T+0.13SRT+201.30。 再次,利用阻力疊加模型對微濾過程中膜污染的特性進行了分析,并運用多元線性回歸法對不同污染物對各種類型過濾阻力的貢獻大小進行了定量分析。研究結(jié)果表明：(

6、1)污染物主要存在于污泥濾餅層和凝膠層中,污泥濾餅阻力和凝膠層阻力是主要的膜過濾阻力,其中污泥濾餅阻力起支配性作用；(2)凝膠層阻力Rg與混合液懸浮污泥、胞外聚合物(EPS)、膠體無關(guān),而僅與溶解性微生物產(chǎn)物(SMP)濃度有關(guān),并且兩者的關(guān)系為Rg=1.4695×1011SMP;(3)混合液懸浮污泥、胞外聚合物和膠體對膜孔堵塞阻力Rp的貢獻大小分別為21.7％、17.6％和60.7％,而對污泥濾餅阻力Rs的貢獻大小分別為22.1％、44

7、.4％和33.5％,它們與Rp和Rs之間的定量關(guān)系式分別為Rp=-1.4878×107MLSS+8.7254×108EPS+6.1774×109Colloid 和Rs=1.1309×109MLSS+8.4635×108EPS+1.2142×1011Colloid,而溶解性微生物產(chǎn)物對Rp和Rs沒有影響。最后,利用達西定律和質(zhì)量守恒原理建立了用于預測攪拌條件下死端微濾過程膜通量的數(shù)學模型。模型參數(shù)--剝蝕系數(shù)K用來表示因攪拌作用導致的顆粒