微動力地埋式一體化污水處理設備

微動力地埋式一體化污水處理設備

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膜類型對膜污染的影響
膜技術應用的關鍵是篩選合適的膜材料，不同材料、結構和孔徑的膜具有不同的處理效果、產水通量、產水水質和使用壽命。膜材料的表面能、極性、荷電性、化學結構、親疏水性等影響著膜污染。目前的膜材料主要是聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚砜、聚醚砜等。
A. Drews的研究表明，膜污染與超濾膜性質尤其是膜表面親疏水性有很大關系。親水性好的膜材料抗污染能力強。R. H. Sedath 等通過添加陰離子、表面活性劑及表面氟化等方式提高膜表面親水性，使膜污染得到明顯降低。K. H. Choo 等通過含氟聚合物、聚砜及纖維素3 種不同的膜材料，研究吸附在膜表面的物質的表面自由能的變化時發現，含氟聚合物的疏水性小并且造成的膜污染小。Guojun Zhang 等在研究聚偏氟乙烯、聚丙烯腈和聚砜超濾膜處理污泥樣品過程中的污染情況時發現，污染嚴重的是表面粗糙和疏水性強的聚砜膜。
孔徑分布窄的超濾膜的篩分作用較強，過濾性能優異，隨著孔徑的增加，膜通量會迅速提高，但是孔隙率增大，膜內吸附隨之增強，膜污染加劇。膜孔的曲折率越小，膜通量就會越大。金康鵬等通過研究發現，孔徑小的超濾膜容易形成濾餅層從而降低膜孔內污染。由于污染物容易進入到孔徑大的膜孔內部引起內孔污染，因此相對于孔徑小的超濾膜，孔徑大的超濾膜膜表面的污染物較少。、
 操作條件對膜污染的影響
超濾分離過程中操作壓差、操作時間、操作溫度、膜面流速等操作條件對超濾膜污染的影響不容忽視。適當的操作壓力、較大的線流速能減緩濾餅層的形成，控制流體穩定性和在次臨界流量條件下運行均可減緩膜污染。

1 操作壓差
Xianghua Zhen 等的研究表明，在超濾分離過程中，未受污染的膜，濃差極化作用可忽略，膜通量與壓力成正比;隨著過濾過程的進行，膜表面濾餅層逐漸形成而引起膜污染，并且隨壓力的增大，膜通量的增加變慢。沈飛等的研究表明，在低于臨界壓力的條件下進行超濾操作有利于減緩膜污染。因此超濾時，應根據實驗臨界通量確定適宜的操作壓差，以降低膜污染的速率。
2 操作時間
在超濾分離過程中，隨著運行時間的延長，在濃差極化等作用下，膜表面會形成污染層并且堵塞膜孔，導致膜通量下降。因此需要根據水質狀況、膜清洗狀況等因素來確定運行周期的長短。
3 操作溫度
趙立合等的研究表明，溫度變化會引起料液黏度改變，進而影響膜通量。隨著溫度的升高，料液黏度下降，擴散系數增加，從而降低了濃差極化的影響，有利于膜通量的增加。但是溫度升高也會改變料液的其他性質，使料液中某些組分的溶解度下降，使污染加劇。研究表明，改變溫度會影響膜面以及膜孔與料液中污染物的相互作用，使膜通量發生改變。
4 膜面流速
H. Ma 等的研究表明，適當的膜面流速可使凝膠層變薄，阻力下降，從而減小濃差極化的影響，使膜通量提高。當膜面流速超過臨界值后，濃差極化作用顯著，剪切力增大，使得污染物變形而被擠入膜孔導致膜通量降低。改變料液的流動狀態有助于提高膜的分離效率，因此應根據實際情況確定合適的膜面流速，有效地減弱濃差極化作用，提高膜的抗污染能力，從而提高膜分離效率同時延長膜的壽命。
4 膜污染機理
關于膜的污染機理目前研究中尚沒有統一的理論，但普遍認為，從微觀上膜污染是在范德華力以及雙電層作用下的大分子污染物和膜表面以及大分子溶質間相互作用的結果。在范德華力和雙電層的作用下，與膜表面帶電性相同的污染物對膜的污染小，而帶電性與膜表面相反的污染物對膜的污染嚴重。從宏觀上講，濃差極化使得某些溶質在膜表面的濃度超過其溶解度;同時水中微粒、膠體離子或溶質分子與膜發生物理化學作用，使膜的透水量下降。濾餅層是大量微粒在膜表面逐漸累積而形成的覆蓋在膜表面的污染層，其會增加透過阻力，降低膜通量。膜的吸附是污染物與膜微觀作用的結果，是造成膜污染的關鍵。膜孔堵塞是由于污染物在膜表面或膜孔內吸附或沉積造成的，其結果使膜孔窄化，導致膜通量下降。張國俊等的研究表明，超濾除雜有3 種形式：(1)在膜表面的機械截留;(2)在膜孔中停留;(3)在膜表面及膜孔內吸附。膜污染是由無機物沉淀、有機物吸附、顆粒物沉淀和微生物黏附生長及其相互作用引起的。影響反硝化的主要因素：
(1)溫度 溫度對反硝化的影響比對其它廢水生物處理過程要大些。一般，以維持20～40℃為宜。苦在氣溫過低的冬季，可采取增加污泥停留時間、降低負荷等措施，以保持良好的反硝化效果;
(2)pH值 反硝化過程的pH值控制在7.0～8.0;
(3)溶解氧 氧對反硝化脫氮有抑制作用。一般在反硝化反應器內溶解氧應控制在0.5mg/L以下(活性污泥法)或1mg/L以下(生物膜法);
(4)有機碳源 當廢水中含足夠的有機碳源，BOD5/TKN>(3～5)時，可無需外加碳源。當廢水所含的碳、氮比低于這個比值時，就需另外投加有機碳。外加有機碳多采用甲醇。考慮到甲醇對溶解氧的額外消耗，甲醇投量一般為NO3--N的3倍。此外，還可利用微生物死亡;自溶后釋放出來的那部分有機碳，即"內碳源"，但這要求污泥停留時間長或負荷率低，使微生物處于生長曲線的靜止期或衰亡期，因此池容相應增大。
微動力地埋式一體化污水處理設備脫氮型工業污水的設計
①設計的觀點
脫氮通常采用脫氮池-硝化池(膜分離池)2池進行;如要求去除率在90%以上或處理出水T-N≦5mg/L的場合，還需要采用第2脫氮池-再曝氣池(膜分離池)的組合型2段脫氮法。
脫氮池的攪拌應采用帶入氧氣較少的機械式設備。
②1級脫氮法
硝化池及脫氮池的容量，根據下表的脫氮速率(標準)和硝化速率決定后，計算出脫氮容積負荷。
脫氮容積負荷(kg-N/(m3/d))=脫氮(硝化)速率(kg-N/(kg-SS/d))×MLSS濃度(kg/m3)
硝化液循環量計算：根據去除率決定
從硝化池到脫氮池的循環比如果為R，硝化液循環量則為RQ，從脫氮池的移送量則為(R+1)Q。這時的大脫氮率為R/(R+1)×100(%)，所以實際上從脫氮率算出R，并決定循環水泵的移送量(R+1)Q。
③2級脫氮法
2級脫氮法中第2級脫氮池對NOx的脫氮率可達*，所以理論上對無機性氮的去除率可以為*，但是現實情況是膜分離池中有NOx的溶出，所以會有0～3mg/L左右的余留。
首先需選擇從膜分離池的返送汚泥送到硝化池(流程1) ，還是送到第1脫氮池(流程2)。作為大概值，流入的BOD/N<4時采用流程1，BOD/N≧4時采用流程2。
另外，有關甲醇的使用量，參照藥液使用量計算公式。

1) 流程1(BOD/N<4)
第1級脫氮池中為了節約加碳源量(甲醇等)，第1脫氮池的去除氮量為流入BOD5×1/3(mg/L)的數值，剩余的氮量需要在第2級脫氮池去除。根據第1脫氮池的脫氮量計算去除率，決定硝化液循環比(R)。另外根據各池的汚泥濃度設為多少決定返送汚泥比(r)(表2-4)。各池的汚泥濃度減小時各水池的容量增大，所以返送汚泥比(r)≧3。
流入BOD幾乎沒有的場合，硝化液循環比設為R≧1，對第1級及第2級脫氮池注入需要的加碳源量。
各水池容積計算：
-第1級脫氮池：根據表2-3的脫氮速度(標準)求得氮容積負荷，計算第1級的氮去除量(流入氮量×第1級去除率)。
-根據硝化池：硝化速度求得氮容積負荷。這時，考慮為了全量硝化對流入氮量進行計算。
-第2脫氮池：求得脫氮速度(甲醇?醋酸)，對第2級的去除對象氮量(流入氮量-第1級去除量)進行計算。
-膜分離池：為了防止由于汚泥分解造成氮的再偏析，膜分離池容量應為可以設置膜分離裝置的小容量。
2) 流程2(BOD/N≧4)
和流程1一樣、根據第1級脫氮池的脫氮量計算去除率決定硝化液循環比(R)，因為流入BOD高，所以R≧4。根據各池的汚泥濃度設為多少決定返送汚泥比(r)(表2-4)。各池的汚泥濃度減小時各水池的容量增大、所以返送汚泥比(r)≧3。
和流程1相比第1脫氮池的MLSS可以提高，所以有可以減小水池的優點。
各水池容積計算
-第1脫氮池：根據表2-3的脫氮速度(標準)求得氮容積負荷、對第1段的去除對象氮量(R=4的場合 流入氮量×4/5)進行計算。
-硝化池：根據硝化速度求得氮容積負荷。這時、考慮為了全量硝化對流入氮量進行計算。
-第2脫氮池：需注入脫氮時所需要的加氫量。池容量是求得脫氮速度(甲醇?醋酸)、對第2段的去除對象氮量(流入氮量-第1段去除量)進行計算。
-膜分離池：為了防止由于汚泥分解造成氮的再偏析、膜分離池容量應為可以設置膜分離裝置的小容量。