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膜生物反应器(MBR)是近30年来快速发展起来的一种以废水生物处理技术和膜分离技术有机结合的新型废水处理新工艺,但膜组件价格的昂贵和膜污染控制不易等问题严重制约了MBR的推广和应用。为解决上述问题,国内外很多学者都进行了大量的研究,开发研制出一系列新颖改进型的MBR,其中尤以动态膜技术最为突出。 本实验选用普通的工业滤布来制作动态膜组件,首先研究了操作简便的自生生物动态膜。向由工业滤布组成的MBR中投加不同量的粉末活性炭(PAC),对由PAC改性污泥形成的自生生物动态膜进行了考察,结果表明: (1) 较佳的PAC投量约为2.0g·L-1。在PAC投量为2.0g·L-1时的运行周期(15d)为不投加时(6d)的2.5倍,反应器中占优势的污泥平均粒径(100μm)也较不投加PAC时的(80μm)大。 (2) 扫描电镜(SEM)分析知,未投加PAC时膜孔隙间的凝胶层是造成膜污染的主要因素;而投加2.0g·L-1的PAC时,膜表面的滤饼层是造成膜污染的主要因素,其膜污染物易于清洗去除,膜通量也易于恢复。 虽然自生动态膜操作比较简便,但其过滤周期仍然较短,在工程实践领域受到诸多限制。为此,我们又研究了技术性能相对较好的预涂PAC动态膜(PDM)的稳定性制备、性能表征以及长期运行等状况,试验成果有: (1) 通过对PDM厚度与其清水过滤阻力之间的关系以及不同厚度PDM截留性能的考察发现,较佳的涂膜厚度应控制在0.3mm左右为宜。 (2) 通过两个周期共计153d的试验表明,PDMBR长期运行稳定性良好。在膜通量为13.7L·m-2·h-1,HRT为10h时,平均COD去除率90.43%,平均NH4+-N去除率96.83%。SEM分析知,造成膜污染的最主要的因素是PDM膜面的生物凝胶层,其次是压实的PDM膜层,而膜基质(工业滤布)由于受到外层PDM和生物凝胶层的双重保护而几乎没有受到污染,阻力变化不大,因而膜清洗容易。 以上研究成果拓展了动态膜的发展空间,实现了造价低廉、性能优越的动态膜在实验室阶段的前期考察,为动态膜技术在实际生产中的应用和产业化实现提供了有力的技术支持,有望在一定程度上解决制约MBR发展的两大瓶颈。