MBR運(yùn)行和維護(hù)的參數(shù)包括:
• 膜方面:通量、壓力、透過率、回收率、濃水、膜曝氣率或錯流速度,物理和化學(xué)清洗周期和方案;
• 生物處理方面:水力和污泥停留時間,污泥回流率。
生物工藝參數(shù)和傳統(tǒng)的活性污泥(CAS)法沒有什么不同,但膜生物反應(yīng)器能夠使活性污泥的停留時間更長。
膜通量(通常用J表示)是指單位時間內(nèi)通過單位膜面積的物質(zhì)的量,國際標(biāo)準(zhǔn)單位為m3/(m2.s)或簡化為m/s,其它非國際標(biāo)準(zhǔn)單位包括L/(m2.h)(或LMH), 英制單位,每平方英尺每天多少加侖(GFD)。MBR運(yùn)行通量在10~150LMH,很大程度上依賴于膜分離過程的配置和原水水質(zhì)。
膜的通量直接和跨膜壓差(或TMP)有關(guān),它由膜及其相鄰的界面區(qū)域(污染層)產(chǎn)生。膜通量與跨膜壓差的比稱作透水率,一般采用方便的單位是:LMH/bar。在美國,透水率通常被稱為“實(shí)際通量”, 英制單位是GFD/psi。
傳統(tǒng)壓力驅(qū)動型膜工藝在過濾液體時可以采用兩種模式中的一種:如果無濃縮液連續(xù)不斷地從膜組件出口流出的模式稱為“死端過濾”或“全流過濾”;如果濃縮液連續(xù)不斷地從膜組件出口流出的模式稱為錯流過濾。
以錯流模式運(yùn)行時,流過膜面的單通道進(jìn)水只有一部分轉(zhuǎn)化為透過液,這一參數(shù)稱為“轉(zhuǎn)化率”或“回收率”,如果將透過液用于維持工藝運(yùn)行(通常是膜清洗),回收率會進(jìn)一步降低。
過濾總會導(dǎo)致濾膜阻力增加,死端過濾工藝中濾阻隨膜表面濾餅厚度的增加而增加,因此可以粗略地認(rèn)為濾阻與透過液總體積成正比。透水率的迅速下降要求定期進(jìn)行膜清洗,其下降速率與進(jìn)水中的固體物濃度和膜通量成正比。
在錯流工藝中,污染物在膜表面的沉積是持續(xù)進(jìn)行的,直到將濾餅結(jié)合到膜表面的粘附力與液流通過膜表面時產(chǎn)生的沖刷力達(dá)到平衡為止。這就導(dǎo)致其透水率降幅比死端過濾要低很多。
膜清洗可以采用物理和化學(xué)方法,在MBR的運(yùn)行和維護(hù)中都有用到。物理清洗通常是通過反沖洗,如液流反方向流過膜,或膜松弛,氣水聯(lián)合反沖洗可以強(qiáng)化反沖洗效果,或錯流過濾(對測流式的),這兩種技術(shù)可結(jié)合使用,同時用空氣不斷沖刷濾膜。
化學(xué)清洗通常采用次氯酸鈉、氧化劑、無機(jī)或有機(jī)酸(最常見的是檸檬酸)。清洗過程可不把膜從池子或架子上移出(就地清洗或在線清洗)。如果化學(xué)清洗劑加入到反沖洗水中進(jìn)行“化學(xué)強(qiáng)化反沖洗”(CEB),每周、每月一次的化學(xué)強(qiáng)化反沖洗用于iHF MBR,作為維護(hù)性清洗。
物理清洗可去除附著在膜表面的粗大固體物質(zhì),常稱為“可逆性”或暫時性“污染,但化學(xué)清洗可去除粘附性更強(qiáng)的常稱為“不可逆”或“持久性”污染大的物質(zhì)。
物理清洗比化學(xué)清洗簡單和更快,無需化學(xué)試劑,不會產(chǎn)生化學(xué)廢物,濾膜出現(xiàn)化學(xué)降解的可能性更小,但它的效果也有限,使得化學(xué)清洗還是需要的。在正常運(yùn)行條件下,膜一旦被污染,其透水率就不可能完全恢復(fù)到初始狀態(tài),膜表面總會殘留一些物質(zhì),可定義為“不可恢復(fù)性污染”,正是這種污染的長期積累最終決定了膜的使用壽命。
采用專門用于回收透水率的化學(xué)清洗比維護(hù)性清洗需要更高的藥劑濃度和較長的停留時間,這樣的恢復(fù)性清洗并不總是有效,通常是因?yàn)槟ひ呀?jīng)被污泥固體物堵塞(這種現(xiàn)象通常被稱為“淤塞”)
在市政污水處理中,膜有時變成了“抹布”或“辮子“,這都是進(jìn)水中聚集起來的絲狀物(特別是紡織纖維,如棉花)堵塞。這通常被稱為“抹布”或“辮子”。市政MBR工程中,需要人工不定期的清除這些淤泥和絲狀物。