污水資源化藻菌共生反應器藻類膜法截留的研究.pdf

1、水污染與能源短缺嚴重威脅人類社會的可持續(xù)發(fā)展。生物柴油作為綠色替代能源被各界廣泛關(guān)注，同時藻類以高產(chǎn)油率成為生物柴油原料來源的首選。因此，利用城市污水養(yǎng)殖高脂微藻是實現(xiàn)污水處理并資源化的最佳途徑。課題組由此開發(fā)了新型污水資源化藻菌共生反應器。但一直未找到截留效果好、處理成本低的藻類截留工藝。針對原藻菌共生反應器內(nèi)藻類停留時間過短導致的藻類無法大量繁殖的問題，本研究提出在藻菌共生反應器中使用膜法進行藻類截留。
　　采用理論分析、文獻

2、借鑒、市場調(diào)研的方式，確定4種錯流式膜組件和4種死端式膜組件作為研究對象。通過對各膜組件藻類截留的性能對比，優(yōu)選出最佳膜組件及其操作條件，并通過小試實驗對膜法藻類截留工藝的效果進行考察，得到以下成果:
　　(1)8種標稱孔徑在1.2μm以下的膜對斜生柵藻截留率均達到100％。在4種死端式膜組件中0.4μmPVDF平板膜膜通量最高，達到225L/(h·m2)；4種錯流式膜組件中1.2μm陶瓷管式膜膜通量最高，達到187L/(h·m2

3、)。死端式及錯流式膜過濾過程中影響膜污染速率的主要因素分別為曝氣量和操作壓力。
　　(2)通過膜法藻類截留過程中的膜通量、運行能耗、膜污染速率等參數(shù)的對比，死端式最優(yōu)膜組件為0.4μmPE中空纖維膜，最優(yōu)操作條件為抽停比=8min:2min，曝氣量=30m3/(m3·h)，蠕動泵功率=80W/m3；錯流式最優(yōu)膜組件為1.2μm陶瓷管式膜，最優(yōu)操作條件為操作壓力=0.1MPa，蠕動泵功率=25kW/m3。
　　(3)反沖洗實驗

4、結(jié)果表明：反沖周期從每過濾120min反沖6min調(diào)整至每過濾60min反沖3min后，0.4μmPE中空纖維膜污染速率降低了4.8%，1.2μm陶瓷管式膜膜污染速率降低了52.8%。40kHz超聲對膜污染速率影響的正交試驗確定死端式膜最佳超聲操作條件為開停時間=5min:5min，超聲功率=7.5W/L。0.4μmPE中空纖維膜以低膜污染速率、高膜通量和低能耗的特性確定為本工藝最優(yōu)膜組件。
　　(4)動態(tài)小試采用0.4μmPE中