MBR复合膜组件在市政污水处理短流程工艺中应用研究 61页

參太摩次苕ＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ中国第—所现代大学ＦＯＵＮＤＥＤＩＮ１８９５工程硕士学位论文领域：环境工程吴秀丽作者姓名：指导教师田一梅教授：企业导师：戴海平＿工天津大学研究生院２０１５年１２月\n独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研宄成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研宄成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一．与我同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字曰期：年＾月曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据鹿讲行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）一■学位论文作者签名：签名１＾７＾导师：＂■’签字日期：＞，５年丨７月日签字日期：ｐｄ月／日丨ｙ令\nMBR复合膜组件在市政污水处理短流程工艺中应用研究ResearchonMBRModuleofComplexThermallyInducedPhaseSeparation(C-TIPS)UsedintheShortProcessaboutMunicipalWastewater领域：环境工程研究生：吴秀丽指导教师：田一梅教授企业导师：戴海平高工天津大学环境科学与工程学院二零一五年十二月\n摘要本文采用复合热致相帘式膜组件处理市政废水，对其长期的稳定运行效果、膜污染特点、断丝率、膜组件积泥情况、曝气均匀性、出水水质、工艺优化及能耗优化等方面进行研究，为工程设计与运行提供理论依据。首先，研究了复合热致相膜组件的膜纤维性能及在市政污水处理过程中膜组件运行的稳定性。复合热致相膜纤维具有膜丝通量和强度高、断丝率低且拉伸强度好的特点，可以有效保证产水水质；复合热致相膜组件积泥的主要影响因素包括曝气管路堵塞、曝气方式和冗余度。当将曝气方式改为脉冲曝气、间隔时间15s、冗余度3cm，且将曝气管路增加排泥槽后，膜系统运行稳定，跨膜压差增加缓慢；其次，通过试验显示复合热致相膜组件产水水质稳定，出水中COD一直稳定在50mg/L以下、TP大部分监测数据在0.5-1mg/L、TN在15mg/L左右、浊度基本保持在0.2NTU以下。总体来说，试验的出水水质较好，除低温期时，所检测指标均达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）一级A标准。再次，通过对污泥浓度、停留时间、膜通量和装填密度等工艺参数的优化可知，相同运行时间条件下，随着污泥浓度的增高，膜污染加剧；相同运行时间内，随着污泥浓度的增加，跨膜压差增长加快。随着膜通量的增加，膜池停留时间减少，膜污染速率加快；而且随着通量增加，其跨膜压差增加幅度也越来越大。装填密度越大，膜池停留时间越短，膜系统跨膜压差增加越大，膜污染越严重。通过对MBR系统CEB清洗的运行参数的优化显示：加药浓度1300mg/L、加药时间0.5h时，膜系统可获得较好的恢复。最后，对复合热致相膜组件能耗方式进行了优化，并与传统湿法膜的能耗进3行对比分析显示，湿法膜组件的吨水能耗为0.4-0.6kW·h/m，复合热致相膜组件3的吨水能耗为0.2-0.3kW·h/m，则采用双层膜架和脉冲曝气后，MBR系统的能耗比湿法膜降低约50%。关键词：复合热致相膜组件；膜生物反应器；膜污染；化学清洗；能耗；优化\nABSTRACTThispaperusesMBRmoduleofComplexThermallyInducedPhaseSeparation(C-TIPS)totreatmentmunicipalwastewater,itresearchedontheeffectoflong-termstableoperation,thecharacteristicofmembranefouling,therateofbrokenwires,muduniformityofthemembranemodule,aeration,waterquality,processoptimizationandenergyoptimization,etc,itprovidestheoreticalbasisforthedesignandoperationoftheproject.Firstly,itstudiedmembranefiberperformanceofC-TIPSandmoduleoperationstabilityinmunicipalwastewatertreatment,themembranefiberofC-TIPShasthehighmembranefluxandstrongmembranefiber,lowrateofbrokenwireandgoodtensile,itcaneffectivelyguaranteetheeffluentwaterquality,themaininfluencefactorsofmembranemoduleofC-TIPSmudincludestrachealroadcongestion,aerationmodeandredundancy,whenchangedtheaerationwaytopulseaerationandintervaltimeof15s,redundancyis3cm,increasedthemudtankexposedtrachealroad,membranesystemrunsstably,transmembranepressure(TMP)increasesslowly.Secondly,thetestshowsthatmembranemoduleofC-TIPSeffluentwaterqualityisstable,theCODhasremainedsteadyunder50mg/L,mostoftheTPmonitoringdatain0.5-1mg/L,TNin15mg/L,theturbidityremainbelow0.2NTU,ingeneral,inadditiontotheperiodoflowtemperature,theeffluentwaterqualityisbetter,andthedetectingindexesreachthetownsewagetreatmentplantpollutantdischargestandard(GB18918-2002)Alevelofstandards.Again,throughtooptimizedthesludgeconcentration,residencetime,membranefluxandpackingdensity,therunningtime,itcangettoknowunderthesamecondition,asthesludgeconcentrationincreased,membranefoulingisincreasing;Runningthesametime,withtheincreaseofsludgeconcentration,transmembranepressureincreasefaster,withtheincreaseofmembranefluxandmembranepoolresidencetimedecreases,membranefoulingrateaccelerated;andwiththeincreaseofflux,theTMPisbecomingmoreandmorebig,withthegreaterpackingdensityandtheshortermembranepoolretentiontime,theTMPincreasesgreater,themembranesystemofmembranefoulingismoreserious,basedonMBRsystemCEBcleaningoperationoptimizationparametersshowsthattheNaClOdosingis1300mg/L,dosing\ntimeis0.5h,membranesystemcanobtainbetterrecovery.Finally,itisoptimizedenergyconsumptionofmembranemoduleofC-TIPS,comparewiththetraditionalwetmembrane,itwereanalyzed,energyconsumptionof3tonsofwaterwithwetmembranemoduleis0.4-0.6kW·h/m,thetonsofwater3consumptionwithmembranemoduleofC-TIPSis0.2-0.3kW·h/m,adopteddoublemembraneframeandpulseaeration,energyconsumptionofMBRsystemreducedby50%comparewithwetmembrane.Keywords：C-TIPSmembranemodule;MBR;membranefouling;CEB;energyconsumption;optimization\n目录第一章绪论..................................................................................................................11.1我国水环境现状及未来发展方向...........................................................11.2现有的污水处理技术...............................................................................11.2.1一级处理工艺.................................................................................11.2.2二级处理工艺.................................................................................21.2.3深度处理工艺.................................................................................51.3膜生物反应器技术...................................................................................71.3.1膜生物反应器技术的发展现状.....................................................71.3.2膜污染的形成及影响因素.............................................................81.3.3膜污染的控制手段.........................................................................91.3.4MBR在污水回用中的经济分析..................................................101.4课题研究意义与内容.............................................................................111.4.1课题研究目的与意义...................................................................111.4.2论文的研究内容及技术路线.......................................................11第二章试验装置材料及分析方法............................................................................132.1试验装置.................................................................................................132.2膜组件.....................................................................................................152.3试验原水水质.........................................................................................172.4试验仪器及分析方法.............................................................................172.5膜组件完整性测试.................................................................................17第三章MBR复合膜组件的稳定性研究..................................................................193.1复合热致相膜纤维性能.........................................................................193.2膜丝积泥的影响因素.............................................................................203.2.1曝气孔...........................................................................................223.2.2冗余度...........................................................................................233.2.3曝气方式.......................................................................................253.3产水水质.................................................................................................263.3.1产水浊度.......................................................................................263.3.2COD...............................................................................................27I\n3.3.3TN...................................................................................................273.3.4氨氮...............................................................................................293.3.5TP...................................................................................................293.4小结.........................................................................................................30第四章处理工艺优化................................................................................................314.1处理工艺参数优化.................................................................................314.1.1污泥浓度.......................................................................................314.1.2膜通量和停留时间.......................................................................324.1.3装填密度.......................................................................................344.2膜清洗参数优化.....................................................................................354.2.1清洗方法.......................................................................................364.2.2清洗效果.......................................................................................364.3小结.........................................................................................................37第五章能耗分析与优化............................................................................................385.1湿法膜能耗分析.....................................................................................385.1.1湿法膜运行工艺参数与设备.......................................................385.1.2湿法膜能耗计算...........................................................................395.2复合热致相膜组件能耗分析与优化.....................................................405.2.1复合热致相膜组件能耗优化方法...............................................405.2.2复合热致相膜优化运行工艺参数与设备...................................415.2.3复合热致相膜能耗计算...............................................................425.3复合热致相膜与湿法膜的能耗对比.....................................................435.4小结.........................................................................................................43第六章结论与不足....................................................................................................446.1结论.........................................................................................................446.2不足与建议.............................................................................................45参考文献......................................................................................................................47发表论文和参加科研情况说明..................................................................................51致谢..........................................................................................................................52II\n第一章绪论第一章绪论1.1我国水环境现状及未来发展方向我国面临着严重的水质危机，水污染问题已构成严重威胁。我国水资源污染严重，尤其是饮用水水源污染严重，近年来水质环境不断恶化，尤其是劣五类水体越来越多。一些地区水环境被污染严重，不但给人民群众的生活带来不便，还威胁到了社会经济的可持续发展。造成我国水体污染的主要原因：一是工业废水在未经有效处理时，偷排、乱排；二是城市化过程中，污水厂运营不善以及配套的市政管网建设不及时，导致分散的市政生活污水得不到有效及时的处理直接排入湖泊、河流；三是分散的小型污水厂，运营经验缺乏，运行经费紧张，造成水处理设施大部分停滞不能发挥其作用。为切实加大水污染防治力度，保障国家水安全，因此出台了“水十条”计划。随着“水十条”的出台，改善我们国家现阶段的水质环境迫在眉睫。应该加大对现有水资源的保护力度，严格控制地下水源的开采，力争开发新的水资源；建立水系流域、区域管理机制，实行污染总量控制；因地制宜，多途径，充分利用再生水资源；经济建设与污染控制要协调发展。1.2现有的污水处理技术1.2.1一级处理工艺（1）格栅[1]市政污水厂的一级处理工艺均设置格栅，是市政污水处理的第一道工艺，截留水中大颗粒物质，头发丝等杂物。根据不同的分类依据，格栅也有不同的形式，包括粗格栅和细格栅，用于MBR预处理的还有超细格栅；平面格栅和曲面格栅，还有滚筒格栅等等。（2）沉砂池污水厂比较常用的是平流式沉砂池，污水在池内沿水平方向流动，具有构造简单，截留无机颗粒效果好的优点。曝气沉砂池是在池的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流垂直的恒速环流。曝气沉砂池的主要特点是：通过调节曝气量，可以控制曝气沉砂池中污水的旋流速度，使除砂效率较稳定，不1\n第一章绪论受进水流量变化的影响。同时，对污水起预曝气的作用。为了保证生物除磷效果，一般不采用曝气沉砂池。近年来日益广泛使用利用机械力控制流态与流速的旋流式沉砂池，能够加速砂粒的沉淀，保证有机物则被有效留在污水中，具有沉砂效果好、占地省的优点。（3）沉淀池沉淀池是城市污水处理的一级处理工艺的主体，其工作状况和处理效率，直[2]接影响出水水质。沉淀池一般分为平流式、竖流式和幅流式。每种沉淀池均包含五个区，即进水区、沉淀区、缓冲区、污泥区和出水区。1.2.2二级处理工艺城市污水厂主要依靠二级处理处理工艺去除市政废水中的大部分污染物，包[3]括有机物、氮和磷等。可分为以下几种：（1）活性污泥法活性污泥法问世接近百年，且已经发展出多种变型。工程设计时，应区别对待，根据实际情况加以选择。活性污泥法亦称悬浮生长系统，活性污泥系统的核心为反应池。其一般为好氧系统，反应池中必须鼓入空气，使溶解氧保持在2mg/L左右，保证活性污泥充分吸附和分解污水中溶解性有机污染物和微生物代谢、利用有机物，因此反应池也称为曝气池。为避免粗大物质对后续处理的干扰，曝气池前必须有预处理设施，包括粗格栅、细格栅和曝气沉砂池等。传统活性污泥法的优点是有机物在曝气池内的降解经历了吸附和降解两个代谢的完整过程，活性污泥也经历了对数增长、减数增长和内源呼吸的完整生长周期。对污水处理效果好，可去除90%的BOD，适合于处理净化程度和稳定程度要求较高的污水；其主要的缺点是曝气池容积大，基建费用高，不耐水力冲击，产水水质受原水波动影响，除磷脱氮效果不理想。曝气池前端，负荷较高，耗氧速率快，降解大部分有机物；为了避免出现缺氧状态，进水有机物浓度不宜太高。好氧速率延池长变化，供养速率不能与其相吻合。（2）厌氧/好氧工艺（AO）A/O工艺由厌氧池和好氧池构成，对有机物和磷具有较好的处理效果。A/O工艺的优点是流程简单，无需外加碳源与后曝气池，建设和运行费用较低；系统简单，运行费用低，占地面积小；首先进行反硝化作用，进行脱氮，然后再进行硝化作用将氨氮等转化为亚硝酸盐和硝酸盐，利用系统内的循环作用实现硝化和反硝化；原水中的含碳有机物和内源代谢产物为碳源，节省了投加碳源的费用。硝化过程对碱度的消耗可以利用反硝化产生的碱度。工艺的主要缺点：由于污泥2\n第一章绪论回流系统欠缺，导致部分难降解的物质不能得到有效去除，影响出水水质；必须通过加大内循环比才能实现比较理想的脱氮效率，这将大大增加运行费用。此外，工艺系统回流循环的过程中，主要是曝气池中的活性污泥回流至前段缺氧段或厌氧段，不但增加能耗，还容易破坏前段的溶解氧平衡，增大水体的溶解氧浓度，对反硝化产生不利影响，降低脱氮效率，不能达到90%。（3）生物滤池法生物滤池是生物膜法的一种，由碎石或塑料制品填料构成的生物处理构筑物，微生物附着在其表面形成生物膜。污水与填料表面上生长的微生物接触，污水中的SS被微生物吸附，填料表面的微生物还具有截留作用能够截留胶体颗粒等物质，从而使污水得到净化。生物滤池法的优点：处理效果非常好，不随着季节水质波动的变化而影响出水水质；微生物能够依靠填料中的有机质生长，无须另外投加营养物质；运行稳定，无需人工操作。主要缺点是：当进水碳源不足或者总氮浓度较高时，应与其他工艺联用才能满足出水水质稳定要求。2（4）厌氧-缺氧-好氧法（AO）2AO是一种常用的二级污水处理工艺，目前在市政污水厂得到比较广泛的应用，其脱氮除磷效果较好。除磷的原理主要是厌氧释磷，好氧吸磷。脱氮的原理，在反硝化菌的作用下，在缺氧状态，将硝酸盐和亚硝酸盐转化为氮气排入大气中。2AO法工艺优点：最简单的同步脱氮除磷工艺；交替运行厌氧好氧可以抑制丝状菌繁殖，很少出现污泥膨胀现象，SVI值一般小于100；运行费用低，不需投加其他的化学药品，污泥中磷含量较高，具有较高的肥效。工艺的主要缺点：除磷效果难于再次提高；污泥增长有一定的限度，由于频繁的排泥除磷，污泥浓度不易提高。污泥系统的内循环一般以2倍的流量，脱氮效果很难进一步提高。进入二沉池的活性污泥保证一定的溶解氧浓度，保证磷的释放。缩短停留时间，活性污泥不易含有较高的溶解氧。（5）氧化沟法氧化沟技术已广泛应用于大中型城市污水处理厂，氧化沟又称“循环曝气池”，属于活性污泥法的一种变形。氧化沟工艺的主要优点：不断推流的水流状态，有利于活性污泥的生物凝聚作用。包括好氧区和缺氧区，用以进行硝化和反硝化实现脱氮；不需要设置二沉池，节约污泥回流的能耗，适应不同的进水水质；污泥龄较长，对总氮具有很好的去除效果；污泥产率低，基本不需污泥消化处置。主要缺点：氧化沟流速不够，供氧不足容易导致氨氮硝化不好，总氮去除效果差；总氮和总磷的去除效果相佐，出水水质经常出现总氮浓度低，总磷浓度相对高的现象；总磷浓度低时，总氮浓度高的现象。3\n第一章绪论（6）AB法（AB）A-B法工艺最早由德国首先开发。该工艺由高负荷和低负荷两个工艺段组成。高负荷段主要通过生物絮凝吸附将水中的污染物去除，低负荷段泥龄较长，负荷低与氧化沟工艺相似相似，。AB法工艺优点：高负荷段效率高，可以适应不同的进水水质，低负荷段出水稳定性好。工艺的主要缺点：高负荷的A段产泥量高，污泥处理费用高，增加系统的运行费用；并且高负荷的A段的处理效果对低负荷的B段有一定的影响，并最终影响产水水质。（7）序批式活性污泥法（SBR）SBR及其改良工艺的特点是工艺简单，构筑物少，节省占地，投资费用低，运行简单。能够安排曝气、厌氧和缺氧的时间，实现脱氮除磷的目的。污泥的SVI较低易于沉降，一般情况下不会产生污泥膨胀的现象；工艺自动化程度高，用于工业废水处理，可以省略前面的调节池。SBR工艺的主要缺点是：与连续污水处理工艺相比，工艺设备的闲置率较高；SBR工艺系统的微生物种群结构相对比较复杂；间歇曝气和间歇排水的自动化程度要求高。（8）多级缺氧-好氧（MAO）为了解决传统活性污泥法工艺中脱氮效率低的问题，开发了多级缺氧好氧工艺。传统的生物脱氮工艺存在的问题较多：运行费用和基建费用较高，对总氮的处理效果有限，甚至需要补充碳源和碱度来保障总氮的去除，对磷的去除效果有一定的限度，脱氮除磷效果一般。Demuyncketal等提出了用多级短时好氧与缺氧重复操作来替代单级连续长时好氧和缺氧操作，即好氧与缺氧活性污泥法工艺。多级AO工艺流程示意图，如图1-1所示。图1-1分段进水多级AO示意图该工艺采用多点分段进水方式，开发内部碳源。后段进水点均设置在缺氧池4\n第一章绪论中，技能控制溶解氧的水平，还能解决缺氧池碳源不足的问题；避免了好氧区溶2解氧波动的问题，不会造成能耗的增加。与传统AO工艺进行比较，避免了回流活性污泥(外回流)直接回流进入厌氧池，破坏了厌氧池的厌氧状态；大量的回流稀释了整个系统内的反应物浓度，反应速率降低，增加了系统的能耗，也增加了污水处理运行成本等缺点。[4,5]多级AO工艺是一种基于多级AO理论和非稳态理论，在同一个构筑物[6]中实现多级好氧和厌氧，应用范围广，产水水质稳定。多级AO特点：1)相比于传统AO脱氮工艺，脱氮效率较高；2)碱度满足要求；3)抗冲击负荷强；4)无需设置混合液内回流，简化工艺流程，降低运行费用；5)节约池容，降低投资成本。1.2.3深度处理工艺污水二级处理工艺虽然可以去除污水中大部分的污染物，但是其出水水质相对较差，只能排放，若要实现回用必须对二级出水进行深度处理，进一步去除水中较难处理的杂质和颗粒等。现有的二级出水所能达到的处理效果，二级出水中还含有很多污染物质，COD、TN和SS等均较高。此外，二级处理不能有效的去除细菌和有毒物质，[7]影响其再生利用，必须进行深度处理。三级处理即深度处理工艺包括混凝沉淀、活性炭吸附、高级氧化和膜法等，进一步去除污水中的污染物等。为了提高水资源的利用率，市政污水厂均需要增加三级处理工艺。三级处理工艺总结如下：工艺Ⅰ：二级出水+消毒工艺Ⅱ：二级出水+混凝+过滤+消毒工艺Ⅲ：二级出水+混凝+沉淀+过滤+消毒工艺Ⅳ：二级出水+混凝+沉淀+过滤+活性炭吸附+消毒工艺Ⅰ至工艺Ⅳ是目前市政污水厂常用的三级处理工艺，在实际运行过程中可根据回用水的需求和水质要求以及二沉池出水的水质选择合适的处理工艺。工艺Ⅰ在早期污水再生利用过程中应用较为广泛，其处理后的水主要用于补充景观、河流，但是在水质标准越来越严格的今天，其基本上已经被淘汰。工艺Ⅱ可以进一步去除二沉池出水中的悬浮物、颗粒和胶体等，与消毒工艺相结合用于污水的再生处理。其处理后的水作为再生水可以用于生活杂用水，工业用水等，以及对水质的要求不高的其他方面的再生利用水。5\n第一章绪论工艺Ⅲ增加了沉淀池，进一步去除二沉池出水中的颗粒物、有机污染物和部分重金属等，出水水质优于工艺Ⅰ出水。工艺Ⅲ的产水水质较好，适用范围广，可以用于城市绿化、生活杂用和工业用水等。工艺Ⅳ增加了活性炭吸附工艺，活性炭具有非常可以吸附水中的小分子有机物和金属离子等，尤其对色度去除效果良好。该工艺产水除却不能用作人类直饮水以外，可以用作工业回用、农业回用和城市再生利用等。不同的预处理工艺对二沉池出水中的污染物去除效果不同，活性炭工艺具有较好的吸附性，混凝沉淀可以去除大部分悬浮物，消毒工艺对水中的病毒和细菌具有很好的处理效果，但是当对再生水有更高要求时，或者作为热电厂的锅炉补给水时，就需要用到膜分离技术，尤其是超滤工艺。以膜分离为主的再生水深度处理工艺：工艺Ⅴ：二级出水+混凝+沉淀+砂滤+膜分离+消毒工艺Ⅵ：二级出水+超滤+臭氧+消毒在污水三级深度处理工艺中应用最广泛的是超滤和微滤，当有更高要求时会用到反渗透和纳滤。微滤和超滤可有效地去除污水中颗粒物和大分子物质，与传统工艺相比，过滤精度高，产水水质稳定；纳滤和反渗透主要去除污水中的无机盐和小分子有机物，但是其运行能耗高。膜分离技术的最大优点是产水水质稳定，不受原水的水力冲击影响，不会像混凝沉淀出现产水水质不稳定的现象，而且膜分离技术自动化程度比较高，可以解放劳动力，节省大量的人力资源。由此可见将膜分离技术作为再生水处理工艺是一项有发展前景的处理工艺。工艺Ⅴ中二沉池出水首先经过混凝、沉淀和砂滤，然后再经过膜分离技术。膜前的预处理工艺主要是去除二沉池出水中的悬浮物、胶体粒子等，目的是为了减小膜污染，降低膜阻力，提高膜通量。工艺Ⅵ是以超滤为核心单元的处理工艺。该工艺主要适用于市政污水厂的污水再生利用，尤其冬季。冬季低温期，污水混凝沉淀效果不理想，沉淀池出水中的微小粒子易加重膜污染。因此在冬季低温期直接用超滤过滤二沉池出水比采用混凝沉淀预处理工艺效果更理想。工艺Ⅶ：二级出水+活性炭+超滤+消毒将活性炭与超滤联用，活性吸附水中的污染物，并且对悬浮物有一定的截留，可以大大减缓膜污染，延长膜的使用寿命，而且对水中金属离子、色度和小分子有机物有很好的去除效果。但是活性炭与超滤结合还存在一个缺点就是，活性炭的寿命会缩短，比较短的时间吸附饱和，而活性炭的再生费用又较贵，经济性差。6\n第一章绪论工艺Ⅶ适合于氨氮含量较高的二沉池出水，进水氨氮小于10mg/L时，由于活性较好的吸附性，出水中氨氮可以实现小于1.0mg/L，该组合工艺对亚硝酸盐[8,9]和硝酸盐也有非常好的去除效果。此外，深度处理技术还包括离子交换、反渗透和折点加氯等。离子交换主要是用于去除水中的硬度，也可以作为反渗透的预处理，但是离子交换树脂需要定期再生和更换，运行费用较高。反渗透主要是用于脱盐，反渗透需要超滤作为预处理工艺，反渗透的出水主要是用于热电厂和锅炉用水等对盐度要求比较高的工艺系统。折点加氯对水中的氨氮有非常好的去除效果，可达到70%-80%，另外加氯对于去除水中的细菌和病毒等也有非常显著的作用。1.3膜生物反应器技术1.3.1膜生物反应器技术的发展现状膜-生物反应器（MBR）工艺，是膜分离技术与传统活性污泥工艺有机结合的新型污水处理工艺，出水水质稳定，不受原水水力冲击，可完全满足再生水处[10-12]理的应用。MBR工艺特点：将污泥停留时间和水力停留时间进行分离，产水中悬浮物基本为零，不受原水水质波动的影响。膜池污泥浓度高，排泥量少，能够减少污[13-15]泥处置费用，特别是对进水波动大的污水更是如此。膜生物反应器能够取代二沉池，出水水质不受丝状菌膨胀的影响，产水水质稳定，可以截留细菌，具有一定的消毒作用。MBR可维持较高的活性污泥浓度。[16,17]MBR工艺的占地面积仅为常规处理的1/3-1/5。膜生物反应器因其显著的优点在污水处理领域得到迅猛的发展。（1）垃圾渗沥液处理垃圾渗滤液是一种高浓度的有机废水。垃圾渗沥滤液污染物成分复杂，处理难度大，并且水质和水量随着季节变化较大。从1994年开始，多家污水处理厂[18]就开始运用MBR技术进行处理。采用MBR和RO或者NF相结合的工艺，能够去除有机物和氮和SS，而且对重金属与盐类也能有效去除。采用MBR技术处理垃圾渗滤液主要是占地面积小，操作灵活方便；与RO或者NF相结合，产水水质优良。缺点是能耗高，初期投资和运行费用贵。（2）城市污水处理与回用MBR用于城市的污水再生利用已经非常普遍，尤其北京的市政污水厂，大部分均用MBR工艺，用于污水的再生处理和回用。主要是由于MBR系统占地7\n第一章绪论小，管理方便，操作简单，其出水水质达到深度处理标准，系统中的污泥产量很[19]小。随着水十条的颁布，水质标准的提高，MBR将在我国其他地区的市政污水厂得到更广泛的应用。（3）粪便污水处理粪便污水含有机物和污泥浓度较高，一般能够满足传统的反硝化工艺，但是容易产生固液分离不稳定的问题，对深度处理效果有较大影响。MBR能有效地[20]解决这一难题，能够不经稀释而对粪便污水进行直接处理。日本在1985年将MBR用于粪便污水的处理，处理后的出水产水水质优良，出水中不含悬浮物，且色度与COD较低，工艺系统运行稳定。（4）工业废水处理20世纪90年代以来，MBR的处理对象不断拓宽，工业废水处理中也得到[21]了广泛应用，如石化废水、印染废水和造纸废水等。尤其以MBR+RO的双膜工艺在印染废水的零排放和再生回用领域得到了非常好的示范效应，不但节约了水资源，还提高了水资源利用率。（5）饮用水生产在农业生产过程中由于过度使用农药和杀虫剂等，在雨水冲刷的作用下，造成饮用水水源受到不同程度的污染。LyonnaisedesEaux公司于1995年在法国建3成了日处理量400m的饮用水厂，出水中杀虫剂和氨氮浓度浓度分别低于0.02s/L[22]和0.1ms/L。1.3.2膜污染的形成及影响因素由于膜污染与膜材料、料液中的污染物性质，膜分离过程的运行环境，膜组件与污染物的相互作用等密切相关，实际上膜污染的影响因素十分复杂。主要包括膜纤维本身的特性，如膜孔形状特性、膜表面的粗糙度和膜的亲、疏水性等；[23-25]待处理污水的特性，如混合液的性质等、离子强度，电荷密度和分子量等；[26][27]原水中有机污染物特性和膜与污水中溶质的相互作用等。（1）膜材料膜分离技术的核心是膜材料，不但影响膜产品的价格，还影响影响膜的性能，对于膜污染的状态和程度也有重要影响。膜材料主要包括有机膜、无机膜和最新发展的金属膜。膜的亲疏水性对膜污染具有重要的影响。（2）溶解性有机物（DOM）亲疏水性和分子量分布溶解性有机物的亲疏水性直接影响有机物与膜表面的相互作用，主要是膜材料有亲水性和疏水性的，当在污水中与溶解性有机物接触的过程中，会产生复杂的反应。目前的研究有两种观点，一种认为亲水性有机物容易导致膜污染，另一8\n第一章绪论种认为疏水性有机物更易造成膜污染。[28-29]腐殖酸是一种疏水性较强的有机物，Jucker等发现，在膜过滤腐殖酸过程中，膜表面会吸附腐殖酸导致膜通量下降，跨膜压差上升，膜污染严重。Nilson[30]等的研究发现，亲水性有机物对膜通量的影响不显著，疏水性有机物可导致严[31]重的膜污染。Lin等的试验表明亲水性有机物对聚砜膜的膜污染影响较大，疏[32,33]水性有机物反而对膜污染影响较小。Amy等人采用ATR-FTIR分析膜表面，发现亲水性的溶解性有机物是造成膜污染主要物质。[34-36]Lin和Hao等发现分子量较大的有机物比分子量小的有机物更易加剧膜[37,38]污染。学者研究表明，分子量小的有机物对超滤膜产生较轻的膜污染。（3）混合液酸碱度混合液pH值影响电荷密度的分布情况，膜表面的电荷性会随着pH值的改[39,40]变而发生变化，进而影响膜污染的程度。Hong和Braghetta等的研究表明在[41]酸性pH值时，有机物会加剧膜污染；Weng等研究结果表明：醋酸纤维素膜会随着pH值的变化，对溶解性有机物的吸附量不同，pH值越大，吸附量越少。（4）混合液温度温度对膜污染的影响主要表现在两方面：一方面，温度影响混合液的粘度，温度越高，混合液的粘度越低；温度越低，混合液的粘度越高。另外一方面对膜材料的影响，由于膜材料大多是晶体物质，具有热胀冷缩的特性，因此低温时，膜产品孔径收缩，混合液粘度增大，膜污染比较严重。温度高时，膜污染较缓慢。（5）混合液的性质膜生物反应器中的混合液主要是活性污泥，而引起膜污染的主要是活性污泥的性质，活性污泥有机物的性质，微生物的分泌物，污染物与附着在膜表面，进而集聚微生物，膜表面附着的污染物、微生物和膜之间的相互物理化学作用，对膜污染均有重要影响。1.3.3膜污染的控制手段膜过滤过程中，污水中的污染物吸附在膜纤维表面，随着膜系统长时间的运行，污染物不断积累、导致跨膜压差上升和膜通量下降，形成膜污染。污染物在膜表面积聚过程中，首先堵塞膜孔然后逐渐形成滤饼层，这是导致膜污染的主要[42,,43]原因。膜污染的主要减缓措施就是最大程度的预防滤饼层形成和膜孔堵塞。[44]高艳红认为，PAC能够吸附部分有机物，降低膜孔堵塞几率，保持膜系统的[45]长期稳定运行。宋伟等向一体式中添加了一种多孔膜微囊载体能够临界通量，[46]减缓膜污染。WOO-NyoungLee等添加一种阳离子聚合体在膜过滤过程中，该[47-49]絮体可以改善膜表面的多孔性，提高膜通量，延缓膜污染。还有研究通过投9\n第一章绪论加氢氧化铁、滑石粉和煤粉等对减缓膜污染有一定的效果。[50]许多研究均认为，在临界通量或以下，可以较长时间保持膜系统的稳定运[51]行，一旦超过临界通量，膜污染就比较迅速。徐慧芳等研究了MBR的开停比对膜污染的影响，结果表明开停比的比例对膜污染有非常显著的作用，其开停比合适时能保持较大的膜通量，降低膜污染速率。膜清洗包括物理清洗和化学清洗。定期进行水反冲洗对减缓膜污染有一定的[52]效果。C.Psoch等研究发现曝气冲刷和水反洗共同作用能够显著的延缓跨膜压差增长，减缓膜污染。当物理清洗不能够有效恢复膜通量时，需要考虑化学清洗，化学清洗包括维护性清洗和恢复性清洗，清洗药剂一般包括酸、碱和次氯酸钠。1.3.4MBR在污水回用中的经济分析MBR因其占地面小，产水水质稳定在城市污水处理、再生回用等领域得到广泛应用；但是由于膜组件的更换费用较高，又制约了它的发展，因此对比分析MBR与传统的再生水处理工艺经济性，为其以后的发展方向提供参考。详细分[53]析结果见表1-1。表1-1MBR与传统再生水处理工艺的比较项目MBR传统再生水处理工艺基建费较低稍高运行费相当相当出水水质优质稳定水质波动大维护管理自动化程度高，易管理定期维护，污泥易膨胀可改造性易改造改造困难适用性适用范围广进水范围有限3设计水量为806m/d的生活污水，其再生水回用工艺分别设计为：厌氧-好氧-絮凝-沉淀-过滤-消毒工艺（简称工艺A）和中空纤维膜生物反应器工艺（简称工艺B），根据相关的设计手册对两种工艺的投资运行费用和维护费用进行比[54][55]较，结果见表1-2。工艺B出水水质优良，且出水硝酸盐氮含量较低；工艺的产水水质波动比较大，工艺B的产水水质显著优于工艺A。表1-2两种污水处理工艺的经济比较项目工艺A工艺B总基建投资/万元187.2847.02主要构筑物的基建投资/万元110.6839.72主要设备、材料的基建投资/万元76.607.310\n第一章绪论单位处理水量的基建投资/元23255833单位处理水量的电耗/kW·h/m0.6310.9883单位处理水量的运行费用/元/m1.081.50从表1-4可见，工艺A的初期投资费用较高，基本相当于工艺B的4倍。主要是由于工艺A的初期基建费用较高，工艺B基本不需要太多的土建，因此费用较少。但是在后期的运行过程中，工艺B的运行费用较贵，主要是两方面的原因，一方面膜的更换费用较贵，另一方面MBR相对于传统工艺能耗较高，两方面造成了MBR的运行费用高于传统工艺。随着国产膜组件的发展和降价，MBR相对于传统的水处理工艺还是具有很大的优势。结果表明，虽然目前MBR与传统工艺相比，优势基本相当，但是随着水质标准的提高，解放劳动力的需求，MBR更能适应污水处理市场的发展方向，具有很大的发展潜力。1.4课题研究意义与内容1.4.1课题研究目的与意义膜生物反应器结合了生物处理和膜过滤两者的优点，是当前市政污水处理短流程工艺的发展方向，虽然已有许多工程应用，但是其高能耗、膜污染和断丝等问题一直是制约其发展的瓶颈。本论文应用国产MBR复合膜组件，以处理市政废水的中试研究为例，对复合膜的长期的稳定运行效果、膜污染特点、断丝率、膜组件积泥情况、曝气均匀性、能耗优化等进行研究，为以后的工程设计提供理论依据。1.4.2论文的研究内容及技术路线2本研究将MBR与AO工艺相结合，采用国产MBR复合热致相膜组件。首先将复合热致相膜组件与湿法膜组件进行对比研究其膜纤维特性、在MBR系统中的工艺稳定性、产水水质的稳定性等。2其次，MBR取代传统工艺的二沉池，与AO结合形成生物短流程工艺处理生活污水，优化工艺系统的运行参数，例如污泥浓度，停留时间和膜通量等。最后，优化MBR化学清洗的清洗时间和清洗的药剂量，对比采用复合热致相膜组件与传统的湿法膜组件膜系统能耗。详细的技术路线图如图1-2所示。11\n第一章绪论图1-2论文技术路线12\n第二章试验装置材料及分析方法第二章试验装置材料及分析方法2.1试验装置膜生物反应器(MBR)具有高效固液分离作用，可以截流活性污泥，防止生物[56]2流失，可以弥补传统生化工艺中的不足。AO（厌氧—缺氧—好氧）工艺是传统的生物脱氮除磷活性污泥工艺，目前在各城市污水厂有较为广泛的应用，并且[57]2产水水质相对稳定。因此本课题拟采用AO与MBR相结合，工艺流程图2-1，装置所用设备见表2-1。图2-1工艺流程图表2-1试验装置所用的设备及型号设备名称设备型号膜池提升泵WQD10-8-0.55A；AC380V0.55kW产水泵WB200-110；AC3801.1kW反洗泵WB70-0.37B；AC3800.37kW膜池回流泵WQD10-8-0.55A；AC380V0.55kW池内回流泵WQD10-8-0.55A；AC380V0.55kW原水提升泵WQD10-8-0.55A；AC380V0.55kW搅拌器1Y-60MZ-4；AC3800.75kW生化鼓风机AC3800.76kW膜池鼓风机AC3800.77kW3产水流量计LL；0-30m/h4-20mA3反洗流量计LL；0-20m/h4-20mA压力传感器AOB-132；-0.1-0.1Mpa；4-20mA13\n第二章试验装置材料及分析方法触摸屏MT6100IPLCS7200；cpu226生化液位计AOB-136；0-10M4-20mA膜池液位计AOB-136；0-10M4-20mA采用“厌氧池—缺氧池—好氧池1—好氧池2—好氧池3—MBR膜池”的污水处理工艺处理市政生活污水。本实验在集装箱内进行，实验装置实物见图2-2、图2-3所示。图2-2试验装置实物图图2-3试验装置俯视图试验装置由一个不锈钢焊接的集装箱构成，外观尺寸为6.2m×2.4m×2m，各个膜池的有效尺寸详见表2-2，原污水通过原水提升泵输送至厌氧池内，并由液14\n第二章试验装置材料及分析方法位计控制原水提升泵的开启。厌氧池和缺氧池设置搅拌桨，防止污泥沉积，好氧池和膜池分别设置曝气盘和微孔曝气管，在膜组件底部安装了穿孔管，穿孔管孔径2mm。膜池曝气和生化曝气分别用两台空气压缩机供气，气量大小可以由变频器控制。采用自吸泵提供膜出水抽吸压力，通过电磁流量计和压力传感器共同控制抽吸压力，抽吸压力达到一定程度，进行化学清洗。装置还设计有一套在线反洗加药的系统，反洗加药泵可在一定压力下进行水和药剂反洗。表2-2各构筑物参数序号名称型号/规格数量基本参数331大膜池1.2×9.4×1.8m1体积：2m333厌、缺、好氧池2.4×1.26×1.8m5体积：5.44m/个224复合热致相膜双集水管，20m/片2总共40m实验装置运行由可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController,PLC）（SIEMENSSIMATICS7-200型），逻辑动作见表2-3。表2-3逻辑动作示意图进水泵出水泵曝气泵混合泵回流泵搅拌器加药泵反洗泵液位高液位计低液位出水开8min开停停2min膜清反洗洗加药注：表中PLC逻辑动作图（表示开启表示未开启）2.2膜组件试验用的MBR复合膜组件是由天津膜天膜科技股份有限公司生产的MBR复合热致相膜组件。膜纤维材料为聚偏氟乙烯（Polyvinylidenefluoride,PVDF），PVDF膜组件具有化学稳定性好，耐紫外线老化，抗吸附能力强，装填密度高等特点，在众多膜分离材料中属于新型高效膜分离品种。MBR复合热致相膜组件采用具有独立自主知识产权的复合热致相熔融纺丝-拉伸界面致孔技术，具有多15\n第二章试验装置材料及分析方法重微孔结构、力学性能优良的高性能PVDF复合热致相中空纤维膜，性能达到或超过进口产品。该膜丝兼具熔融纺丝法的优异力学性能与湿法的高截留精度与高2抗污染性能，产品纯水通量大于1000L/m*h，（0.1Mpa，25℃），断裂强力大于10N。膜平均孔径为0.22μm，纤维内径为0.70mm，外径为1.20mm。试验所用的组件为双集水管的复合膜组件。如图2-4、图2-5所示。图2-4膜组件示意图图2-5膜组件形式及实物图16\n第二章试验装置材料及分析方法2.3试验原水水质试验进水是纪庄子污水处理厂的进水池池中取水。纪庄子污水处理厂的原水主要为城市生活污水，来水水质情况见表2-4。表2-4试验进水水质检测电导浊度CODcrTNNH3-NTPpH项目(μS/cm)(NTU)(mg/L)(mg/L)(mg/L)(mg/L)进水7.1~7.41500~230046~108180~30044~6235-543.9~5.92.4试验仪器及分析方法本项目试验过程主要包括水质测试和膜纤维的扫描电镜，水质测试基本采用的国标方法，试验过程中水质测试所用的分析方法及试验仪器详见表2-5。[58]表2-5试验水质分析及测试方法项目分析方法仪器CODcr(mg/L)重铬酸钾法回流装置和滴定管BOD5(mg/L)五日生化培养法生化培养箱SS(mg/L)称重法烘箱，电子天平TN(mg/L)过硫酸钾氧化法紫外分光光度计，高压锅NH3-N(mg/L)纳氏试剂比色法可见分光光度计TP(mg/L)过硫酸钾消解法可见分光光度计溶解氧(mg/L)直读法哈西溶氧仪浊度(NTU)直读法哈西2100P便携式分光光度计pH直读法雷磁pH2-S台式酸度计温度(℃)直读法水银温度计SV30直读法100ml量筒扫描电镜PhlilpsXL30ESEM环境扫描电子显微镜2.5膜组件完整性测试完整的膜组件是保证试验顺利进行和产水水质稳定的首要条件，每次试验和17\n第二章试验装置材料及分析方法更改工况时，都会对复合热致相膜组件进行完整性测试。具体操作步骤为：将膜组件平行放入清水中，将少量压缩空气从产水端通入膜组件内部，观察膜组件表面是否有连续的气泡出现，若出现连续气泡，则表明膜组件有破损，应该采取相应的措施对膜组件补漏，一般是将该膜丝打结。这种膜完整性测试方法的优点是可靠、简单、易操作。MBR帘式膜组件没有外壳，其运行环境比较恶劣，相对于压力式膜组件来说，更容易出现断丝现象。因此在试验过程中，每次从膜池中取出和安装膜组件时均应该特别小心，妥善保存。18\n第三章MBR复合膜组件的稳定性研究第三章MBR复合膜组件的稳定性研究众所周知，MBR发展受到传统的湿法膜组件断丝率高的影响。而新研制的带有内衬结构，外面附着涂层的超强度的MBR膜组件虽然解决了长时间运行断丝的问题，但是由于涂层与原有的内衬结合不紧密，或者随着长时间的摩擦曝气等会出现涂层脱皮的现象，而最终影响MBR的产水水质。复合热致相膜组件其强度大大优于湿法膜组件，可以耐受高强度的曝气，又不会出现脱皮现象，完全满足MBR污水处理的要求。因此课题采用复合热致相膜组件，处理市政生活污水，研究其膜丝的稳定性，产水水质的稳定性等。3.1复合热致相膜纤维性能（1）膜纤维扫描电镜复合热致相膜组件与湿法膜组件的制膜工艺不同，导致其膜纤维的结构不同，因此对比湿法膜纤维断面和复合热致相膜纤维断面的电镜图见图3-1、图3-2。图3-1湿法膜纤维断面电镜图图3-2复合热致相膜纤维断面电镜图由图3-1和图3-2对比可知，湿法膜纤维是由外表面皮层和内部支撑层海绵体组成，复合热致相膜纤维是由两部分组成，内部支撑层和外部海绵体皮层复合而成。这主要是由于湿法制膜工艺即溶剂致相分离法，简称NIPS。将铸膜液中的溶剂向两相间扩散，最后溶于溶液中成孔。而膜天膜开发的复合膜则是采用复合19\n第三章MBR复合膜组件的稳定性研究热致相熔融纺丝-拉伸界面致孔技术，具有多重微孔结构、力学性能优良的高性能PVDF中空纤维膜，制备出兼具热法优异力学性能与湿法纺丝法高截留精度与高抗污染性能的复合热致相中空纤维膜产品。（2）不同纤维性能对比将复合热致相膜组件与湿法膜、具有内衬的膜一些相关性能进行对比，如表3-1所示。表3-1不同种类膜纤维性能对比项目湿法膜复合热致相膜内衬-涂敷膜2膜通量L/（m*h）大于1000大于1000——拉伸强度150CN10.7N非常强拉伸率强较强不能拉伸断丝率高低基本不断丝，但有脱皮由表3-1可知，膜通量方面复合热致相膜纤维的膜通量与湿法膜纤维基本相当，在0.1Mpa时，可大于1000L/㎡·h；拉伸强度方面，复合热致相膜显著优于湿法膜，弱于具有内衬的膜丝。主要是由于具有内衬的膜丝，内衬是力学性能非常优良的材料，基本不断丝。拉伸率方面，湿法膜的拉伸率非常强，复合热致相膜拉伸率较强，具有内衬的膜，内衬材料不具有拉伸性，因此具有内衬的膜丝不具有拉伸性能；断丝率方面，复合热致相膜断丝率具有较好的拉伸强度，试验过程中可耐受较高的曝气量，断丝率较低，带有内衬的膜丝基本不存在断丝现象，但是存在脱皮的问题，而湿法膜膜丝强度低，断丝率较高。因此综上，复合热致相膜纤维具有膜丝通量高，膜纤维强度较强，断丝率低且具有较好的拉伸强度，可以有效保证产水水质，更适宜MBR污水处理应用。3.2膜丝积泥的影响因素MBR运行中膜片积泥现象一直存在，但是不同位置的积泥说明系统某些方面存在不足。本文就现场膜片出现的积泥现象进行分析，并解释出现类似积泥情况的原因。对于膜片积泥现象的出现，首先要考虑膜片结构（如冗余度等）是否存在问题，如果结构存在问题，那么大曝气量对膜污染的缓解也只是事倍功半的，膜片结构合格是前提；其次是曝气量，MBR系统一定要根据设计参数供给足量的曝气，有时企业减少曝气量来减少运行成本，但之后带来的膜污染就会使企业得不20\n第三章MBR复合膜组件的稳定性研究偿失，曝气量一定要按照设计要求；然后是曝气管路和曝气孔是否积泥堵塞，这将直接影响曝气的效果；另外，MBR应用于生活污水时，由于其水质含有大量毛发纤维等污染物，若系统预处理不合格的话，这些污染物会很快缠到膜丝上端形成团状密实的污染物，这些污染物很难去除，一般只能通过人工清除，过程非常繁琐，而且膜丝在气流的冲刷下，很容易与坚硬的污染物摩擦导致断丝，进一步对系统造成损害。可见，MBR处理生活污水时，对污水和培养污泥进行预处理的重要性不言而喻。本课题试验期间运行参数如表3-2所示，MBR积泥情况改善前后如图3-3和图3-4所示。表3-2MBR试验运行参数表系统参数运行参数2膜面积4片，共计80m膜组膜片冗余度自然长度件曝气管DN15无排泥槽产水方式开8min停2min运行方式曝气方式连续曝气2产水量20L/(m·h）运32曝气强度0.5m/m*h行参污泥浓度6000~8000mg/L数膜池回流比400%32由表3-2可知，试验期间采用连续曝气，曝气量0.5m/m*h，膜组件没有冗余度，污泥浓度6000-8000mg/L。试验运行3个月，发现膜系统跨膜压差升高较快，升高至50kPa，将膜组件调出膜池，发现膜组件积泥严重。故从曝气曝气孔是否堵塞、曝气管路是否积泥以及提高曝气量等方面进行研究。21\n第三章MBR复合膜组件的稳定性研究图3-3膜片的整体和中间部分由图3-3可知，膜组件外表面积泥严重，大块的污泥成片状结构附着在膜表面，且膜组件中部也存在积泥，顶部尤其严重。通过对膜组件积泥的情况进行观察，研究导致积泥的影响因素。检查曝气管路是否积泥，更改曝气方式以及冗余度等。3.2.1曝气孔3曝气管已经使用时间较长，每个穿孔管瞬时曝气量为5m/h，采用连续曝气的方式。取出膜曝气管，检查曝气管孔的堵塞及积泥情况。检查结果图3-4所示。图3-4穿孔曝气管堵塞情况22\n第三章MBR复合膜组件的稳定性研究图3-5穿孔管堵塞情况示意图（黑色代表全部堵死、灰色代表半堵塞）由图3-4和图3-5可知，发现曝气孔出现堵塞情况，由于曝气管末端曝气孔堵塞，从而导致上端膜片曝气不充分，出现明显积泥情况，具体见图3-6。图3-6对应曝气孔堵塞的上端膜片的积泥情况由图3-6可知，穿孔管中曝气管路堵塞的孔，与之相对应的曝气管路堵塞的膜组件上部积泥严重。3.2.2冗余度试验中，将膜组件底部的积泥管路清理干净后，其他工艺参数不变的情况下，2将试验膜组件设置成3cm的冗余度，系统在20L/(m*h)的膜通量运行，考察试验运行过程中TMP的变化趋势及稳定性；然后再以近乎“0”的冗余度进行对比试验，考察此种冗余度下膜系统稳定性能及TMP的变化趋势。改变冗余度前后的外观变化见图3-7和图3-8、跨膜压差的变化见图3-9。23\n第三章MBR复合膜组件的稳定性研究图3-7冗余度3cm膜组件外观图3-8冗余度0膜组件外观图3-9改变冗余度前后跨膜压差的变化膜组件冗余度为3cm的实验组，连续运行15d，期间系统TMP一直稳定在24~27kPa范围内；其他条件不变，只改变膜组件冗余度到“0”cm，运行5d，产水出现不稳定，系统TMP迅速上升到39kPa；把膜组件冗余度恢复到原有的3cm，系统TMP也恢复到原来水平26~28kPa，产水开始逐渐稳定。帘式膜组件冗余度变为零之后，其他工艺参数不变时，如曝气量、进水水质、曝气方式等参数不变的情况下，膜的运行压差即TMP会在短时间内迅速上升，甚至出现产水不稳定的现象。同时，冗余度变为零之后，膜丝之间的容易形成条状的污泥，造成膜过滤面积降低。MBR中空纤维膜组件若没有冗余度，产水不稳定，容易导致跨膜压差升高较快。24\n第三章MBR复合膜组件的稳定性研究综上所述，帘式膜组件冗余度变为零之后，其他工艺参数不变时，如曝气量、进水水质、曝气方式等参数不变的情况下，膜的运行压差即TMP会在短时间内迅速上升，甚至出现产水不稳定的现象。3.2.3曝气方式采用曝气这种方式减缓膜污染，并非曝气量越大越好。膜池曝气擦洗强度过高或过低都会使膜污染进程加快。当曝气量较小时，气体和膜面的剪切作用力小，附着在膜表面的污染物不易于脱离膜表面，并且随着时间的延长，污染物与膜表面之间的结合会越来越紧密，容易形成滤饼层污染或者凝胶层污染，甚至易导致膜组件积泥。当曝气量较大时，气体与膜面之间的剪切力较大，不利于污染物沉积在膜表面，从而实现减缓膜污染，但是曝气量并非越大越好，曝气量太大易于导致断丝，而且会增加膜系统的运行能耗。另外，长时间，大气量的对MBR系统进行曝气，还会破坏污泥的稳定性，一方面不利于污泥的吸附降解，另一方面打碎的污泥絮体改变了混合液的性质，其粒径较小的颗粒容易堵塞膜孔，导致跨膜压差增长较快，加速膜污染；另一方面絮体被破坏，影响活性污泥对污染物的降解效果，不利于提高产水水质。因此，对于长期运行的MBR，并非曝气量越大越好，应根据水质和混合液的具体情况进行优化。研究认为存在某个最佳曝气强度区间，能有效控制膜污染的同时降低能耗，此外，这个最佳曝气强度区间随着污泥浓度、水温等条件的改变而改变。而曝气方式对于减缓膜污染也有影响。因此本研究在其他工艺参数不变的情况下，对曝气方式进行优化。试验期间运行参数如表3-3。图3-10为不同曝气方式时跨膜压差的变化情况。表3-3实验期间优化前后运行参数系统参数原运行参数优化运行参数22膜面积4片，共计80m4片，共计80m膜膜片冗余度自然长度3cm组件曝气管DN15无排泥槽有排泥槽曝气方式连续曝气脉冲曝气运22产水量20L/(m·h）20L/(m·h）行参3232曝气强度0.5m/m*h1m/m*h数25\n第三章MBR复合膜组件的稳定性研究图3-10不同曝气方式时跨膜压差的变化情况由图3-10可见，连续运行15天，不进行化学清洗，脉冲曝气跨膜压差增长8kPa，连续曝气跨膜压差增长14kPa。更改脉冲曝气方式以后，膜系统运行更稳定，跨膜压差增长缓慢。3.3产水水质3.3.1浊度试验连续运行6个月，膜系统的产水浊度可以表征膜组件的稳定性，产水浊度的波动可以表征膜系统产水水质的稳定性，以及膜组件是否存在断丝。试验期间连续监测了湿法膜组件和复合热致相膜组件的产水浊度。膜系统产水浊度如图3-11所示。图3-11试验期间湿法膜与复合热致相膜组件产水浊度变化情况26\n第三章MBR复合膜组件的稳定性研究由图3-11可知，试验运行期间，湿法膜组件与复合热致相膜组件产水浊度基本保持在0.2NTU以下，试验后期湿法膜组件产水浊度出现波动，产水浊度增3大至1NTU以上，主要是由于试验系统增大曝气量至20m/h，导致湿法膜组件膜丝出现漏点，将湿法膜组件进行完整性检测，发现膜组件存在断丝，将膜组件进行进行补漏以后，膜系统的产水浊度恢复至0.2NTU以下。另外由图3-11可知，反应湿法膜组件与复合热致相膜组件相比，不能经受长时间、较大强度的曝气。3.3.2COD试验期间，工艺系统进水CODcr浓度为170.00~450mg/L、平均浓度为300mg/L左右，出水浓度为20-45mg/L之间，见图3-12。工艺系统对COD平均去除率的贡献为90%左右。可见，膜本身的截留、吸附作用、反应器运行过程中膜丝表面形成的沉积层的筛滤、吸附作用和微生物的吸附降解共同作用实现对有机物的去除。图3-12原水及膜池出水的COD的含量由图3-12可知，膜系统产水COD基本稳定在20-45mg/L，不随着进水水质的波动而波动，满足城镇污水排放标准一级A标准。3.3.3TN市政废水中有机氮和氨氮是氮存在的主要形式，要达到降低总氮的目的，主要依靠生物硝化/反硝化过程。27\n第三章MBR复合膜组件的稳定性研究温度是影响微生物生长代谢和有机物降解速度的重要因素之一。每种微生物都存在最佳的生长温度范围，如硝化细菌的温度范围25~30℃。当环境温度低于15℃时，硝化细菌的活性大幅度降低，硝化速度也明显下降，温度低于5℃时，硝化细菌的生命活动几乎停止。图3-13是试验运行期间膜系统的温度变化情况。图3-14为试验运行期间原水及膜池产水中TN含量的变化。图3-13膜池的温度日变化曲线图3-14原水及膜池产水中TN含量的变化由图3-14可知，原水中TN含量波动比较大，在30mg/L-50mg/L之间波动，膜产水的TN比较稳定，基本保持在15mg/L以下，温度降低以后，产水TN在20mg/L左右。结合图3-13温度变化图可知，MBR累积的高浓度污泥可有初步减缓温度变化对微生物代谢产生的影响，但是当温度过快下降会使出水TN提升。根据大量的MBR试验结果知，MBR系统反硝化性能与进水碳源总量、碳源品质、反硝化HRT以及温度等有关，主要受进水碳源总量和碳源品质的影响。当水温高于20℃，进水TN负荷在0.008~0.037kgTN/kgSS.d，控制缺氧段HRT为3.0~3.5h，当进水COD/TN大于6.5时、出水TN浓度能达标，而当COD/TN28\n第三章MBR复合膜组件的稳定性研究大于7.0时、出水TN浓度基本小于12mg/L；水温为12~20℃，进水TN负荷为0.010~0.028kgTN/kgSS.d，控制缺氧段HRT在3.5~4.5h，当进水COD/TN大于7.0时，出水TN浓度能达标；水温低于12℃，进水TN负荷为0.008~0.019kgTN/kgSS.d，控制缺氧段HRT在4.0h以上，当进水COD/TN大于7.5时，能保证出水TN基本达标。否则需通过外加碳源提高进水碳源总量。3.3.4氨氮[59,60]研究还发现，在进水氨氮较高的情况下，随着MBR内污泥停留时间的延长，其对氨氮的处理效果也得到了稳步提高，这说明在MBR内控制较长的污泥停留时间对富集世代时间长的硝化菌是非常有利的。图3-15为原水及膜产水中氨氮变化情况。图3-15原水及膜产水中氨氮变化情况进水氨氮浓度为25.50~41.93mg/L、平均浓度为34.86mg/L，出水浓度为1mg/L以下，工艺系统对于市政废水中的氨氮有着极好的处理效果。即使在负荷、溶氧和水力停留时间有所变化时，膜出水氨氮仍能保持较低的水平，主要是由于膜系统能够保持比较充足的微生物量是对氨氮的优良去除是关键。3.3.5TPMBR作为一种高效废水处理技术，若将其应用至大规模的市政废水处理中[61-62]亟需解决的一个重要课题就是如何提高其对污水中磷的去除能力。研究显示全好氧MBR技术并不能提高磷的去除，因为膜组件对磷没有很好的截留效果。图3-16为原水及膜池出水的TP含量及去除率。29\n第三章MBR复合膜组件的稳定性研究图3-16原水及膜池出水的TP含量进水TP浓度为2.5~8mg/L，平均浓度为4.5mg/L，出水浓度为0.3~2mg/L，大量试验结果表明，MBR系统除磷效果主要受进水水质、进水磷组成以及SRT等有关，其中是否有足够的优质碳源是复合MBR工艺能否高效除磷的必要条件，进水溶解性易降解碳源浓度越高，系统除磷效果越好。在进水碳源一定条件下，随着SRT的延长，系统除磷效果下降，且泥龄越长，除磷所需碳源量增加。此外，膜组件设置强化对颗粒性态和胶体态磷的截留作用作用，因此进水中颗粒性磷含量越高，其出水TP浓度越低。对于复合MBR系统，采用进水溶解性易降解有机物SS/TP来评价其除磷效果较适宜。一般来说，要使其出水TP浓度小于1mg/L，进水SS/TP应在10~20。要使出水TP要小于0.5mg/L，进水SS/TP应大于25。3.4小结复合热致相膜纤维具有膜丝通量高，膜纤维强度较强，断丝率低且具有较好的拉伸强度，可以有效保证产水水质，更适宜MBR污水处理应用。MBR系统中复合热致相膜组件积泥的主要影响因素包括曝气管路堵塞、曝气方式和冗余度。当将曝气方式更改为脉冲曝气、间隔时间15s、冗余度3cm、且将曝气管路增加排泥槽后，膜系统运行稳定，跨膜压差增加缓慢。经过将近6个月的试验，复合热致相膜组件的出水中的COD值一直稳定在50mg/L以下、TP含量大部分监测数据在0.5mg/L、TN含量在15mg/L左右，TN超标的原因可能是由于进水中BOD5/TN=2.68<4造成的。出水中浊度基本保持在0.2NTU。总体来说，试验的出水水质较好，所检测指标达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）一级标准，绝大部分指标达到一级A标准。30\n第四章处理工艺优化第四章处理工艺优化4.1处理工艺参数优化4.1.1污泥浓度活性污泥浓度是MBR正常运行的重要参数，传统工艺活性污泥法的活性污泥浓度一般在2000~5000mg/L。在MBR系统中，活性污泥浓度可以提高至7000~8000mg/L，具有提高单独体积的构筑物处理能力，从而减少设施的占地等优点。本课题考察不同污泥浓度下，膜系统污染情况，每次调整污泥浓度后，都对膜组件进行充分水力和化学清洗。系统膜池污泥浓度变化和跨膜压差变化情况如图4-1和图4-2所示。试验期间水温为15~32.0℃，第1~20天，当系统膜池污泥浓度3.0~5.0g/L。20~50d时，经过一段调整期后，系统膜池污泥浓度稳定在6.5~8.0g/L之间。50-70d控制污泥浓度为8.0-10g/L。控制膜平均运行通量为220L/(m*h)，考察不同污泥浓度下，膜污染情况不同。图4-1不同时间段污泥浓度的变化31\n第四章处理工艺优化图4-2污泥浓度和压差随时间变化结合图4-1和图4-2可知，当MLSS在3.0~5.0g/L之间，系统膜污染速率为1.1kPa/d左右；当MLSS在6.0~8.0g/L时，系统膜污染速率为1.5kPa/d左右；当MLSS在8.0~10.0g/L时，系统膜污染速率为2kPa/d左右。相同的运行时间条件下，跨膜压差随着污泥浓度的增加，增长加快。总之，在膜通量恒定的条件下，随着系统膜池污泥浓度的提高，膜污染速率逐步加剧，跨膜压差增长较快。MLSS对于膜污染的影响主要是通过影响污泥混合液特性而引起的。研究认为，污泥浓度过高或过低对于膜通量均有一定的影响。当污泥浓度太低时，虽然可以一定程度的减缓膜污染，但是膜系统对污染物去除效果有限，容易造成产水水质不达标。但是当污泥浓度较高时，对膜污染影响显著，污泥易于沉积在膜表面，造成跨膜压差增高，膜污染加剧。污泥浓度太高，需要较大的曝气量，频繁的化学清洗等，容易造成能耗和药耗增加，最终导致运行费用增加。因此在实际的工程中，应该根据原水水质和产水水质要求，选择合适的污泥浓度，同时也应该结合曝气和膜通量等因素，选择经济合适的污泥浓度。4.1.2膜通量和停留时间（1）水力停留时间（HRT）HRT反映了污泥混合液与进水中污染物的接触时间，它一方面决定了生化反应的进行程度，另一方面也是确定反应器容积的一个重要参数。较高的MLSS浓度使SMBR可承受更高的容积负荷，停留时间是根据产水流量和池容决定的。根据试验进展情况，按产水流量的不同，可分别计算其停留时间。表4-1为不同膜通量时，工艺系统的停留时间。32\n第四章处理工艺优化表4-1停留时间2膜通量（L/m*h）膜池停留时间（h）151.6201.2251尽管缩短HRT可以减小池容，降低基建投资费用，但有些研究认为HRT过[61]短可能会加速膜污染。研究表明，水力停留时间太短，溶解性有机物不能得到[62]充分的降解，会加速膜污染，使跨膜压差增长较快。学者发现发现水力停留时间短，污泥更容易集聚在膜表面，加速膜污染形成凝胶层污染；当水力时间较长时，虽然膜污染缓慢，跨膜压差增长较慢，但是需要较大的占地面积；当水力停留时间短时，膜污染较快，不断频繁的膜污染和膜清洗将影响膜的使用寿命。因此在实际的工程设计过程中，应该考虑多方面的因素，基建、投资、膜寿命和进水水质等方面的因素，综合考虑以后设计合理的水力停留时间，才能够保证膜系统的长期稳定运行。（2）跨膜压差（TMP）考察不同膜通量运行条件下，系统膜污染情况，如图4-3所示。在水温和污泥浓度等其他工艺条件相同的情况下，不同膜通量对应膜污染情况不同。当平均2运行膜通量为15、20和25L/(m*h)时，膜污染速率分别为0.8、1.4和2kPa/d。总体来说，随着膜通量的增加，膜污染速率加快，而且随着通量增加，其衰减率增加幅度也越来越大。图4-3不同膜通量下膜污染情况不同膜运行通量下，其膜污染变化过程有所相同。当膜运行通量控制在某一临界值(又称临界通量)范围内运行时，一般认为膜污染过程基本分为三个阶段：第一阶段是在运行之初的数小时之内，膜面与混合液发生强烈的相互作用，出现33\n第四章处理工艺优化TMP快速上涨的一段时期；第二阶段是长期慢速的TMP增长过程；第三阶段是TMP加速增长过程。由于无法对第一阶段TMP变化规律进行分析，运行通量为15、20和252L/(m*h)时，随着运行通量的增加，各阶段膜污染速率增加，而且随着膜通量的增加，增加幅度逐步增加。膜通量运行较低时，其污染速率慢，其稳定运行工作周期越长，清洗频率越低，但与此同时，要达到同样的处理规模所需膜面积就越大，直接导致投资成本的大幅增加；若采用较大的膜通量，虽然在正常工作时间内可以获得较大的通量，但是会缩短膜丝的正常工作时间，缩短清洗周期，增加清洗次数，从而缩短膜的使用寿命，因此也是不经济的。在MBR系统运行过程中，膜污染表现为通量下降或跨膜压差(TMP)升高，污染物向膜面迁移速率主要由膜通量决定。因此实际的工程应用过程中应该结合实际的占地面积，停留时间和水质等条件综合考虑膜通量的设定。4.1.3装填密度3对于膜系统，其膜池容积是固定的2m，本实验通过改变膜池中膜片的装填数量，分别使系统运行一段时间后，来考察单位容积膜池对应装填的膜面积，对2系统的运行是否有影响。实验分两组，第一组膜片5片，每片膜面积20m，总22计100m；第二组实验膜片3片，总计60m，在其他系统参数一致的情况下，考察装填密度对系统的影响。而且实验中，单位面积的产水通量是一定的，均取220L/(m*h)，那么两组实验的对比，可以看成是好氧池出水在膜池停留时间的对比。试验周期均为9天，选取了两组具有代表性的实验中进行比较，各项参数数据见表4-2。表4-2装填密度实验对比22膜数量五片膜（100m）三片膜（60m）装填密度（膜面积/膜池体积之比）235030m/mTMP（kPa）31-4031-35持续时间（d）99TMP天增长（kPa/d）10.45此时间段内平均温度范围（℃）25-2727~3034\n第四章处理工艺优化通过表4-2对比可见，相同膜池容积的条件下，装填5片膜和装填3片膜的TMP日增长分别为1kPa/d和0.45kPa/d，说明相同池容下五片膜和三片膜装填密度下对系统影响显著；相同池容的条件下，若装填密度太高则会加剧膜污染。主要原因：由于装填密度太高，膜组件之间的间距太小，当相同的曝气量条件下，达不到预期的吹扫和抖动膜丝的效果；膜组件表面清洗下的污染物没有足够的空间脱离表面，有可能附着到相邻组件间；膜组件之间的间距太小易导致膜组件形成积泥。另外，膜池装填密度太高，水力停留时间太少，也会加剧膜污染，因此工程设计与运行过程中应根据实际的情况，合理确定膜池的停留时间和装填密度，根据实际工程经验值一般停留时间取1.5~2h。4.2膜清洗参数优化为了保证MBR膜系统长期稳定运行，其化学清洗必不可少，一般MBR的膜清洗包括维护性清洗和恢复性清洗。维护性清洗在反应器内原位进行，维护性清洗持续时间较短、采用较低的化学药品浓度、清洗频率较高，其目的在于保持膜的透水性和延长恢复性清洗的周期。试验中采用每周进行一次维护性清洗，清洗时间为1.0hr(30min注入、30min浸泡)，清洗用次氯酸钠浓度为1000mg/L。通过定期采用化学强化清洗，一定程度上降低膜污染速率，延长膜稳定运行时间，减少膜恢复性清洗次数。起初当膜系统达到极限运行压力时，采用单纯的水力清洗，其清洗后透水率恢复率较好，但随着运行时间的延长，单纯的水力清洗后透水率恢复率逐步降低，膜稳定运行时间逐步缩短，必须采用化学清洗方法才能提高其透水率恢复率，并延长其稳定运行时间。恢复性清洗一般是采用复合药剂，次氯酸钠和盐酸，清洗浸泡的时间比较长。本课题对MBR的化学维护性清洗（CEB）进行优化。由于存在曝气管路堵塞引起曝气不均匀导致膜丝抖动变差等情况，会使膜丝表面和内部积聚大量污泥以及絮状物质，产水跨膜压差升高。因此，进行MBR实验的主要工作之一是对膜池进水的预处理、曝气系统、膜架参数以及产水管路方面进行改进优化，以期解决污泥聚集、产水跨膜压差升高的问题，其中，化学维护性清洗（CEB）对系统的稳定运行有着非常重要的作用，实验过程中，逐渐对现有CEB参数进行优化调整。图4-4为膜系统CEB清洗设备。35\n第四章处理工艺优化图4-4膜系统CEB清洗设备4.2.1清洗方法用NaClO配制成90L浓度约1000mg/L或者1300mg/L的NaClO溶液，用蠕动泵将药剂从压力表接口打入膜丝内部，同时停止曝气和产水，在0.5h或1.5h2内把药剂全部打到膜内，浸泡10min后开始产水，产水通量为20L/（m*h），运行2~3个周期后，开始记录运行数据，考察本次的跨膜压差的变化情况。4.2.2清洗效果本课题对膜系统的CEB的清洗的进药时间和加药浓度进行优化，膜池的CEB清洗效果见表4-3。表4-3CEB清洗效果运行时间NaClO浓水温进药时间洗前TMP洗后TMP恢复（d）度(mg/L)(℃)(h)(kPa)(kPa)（kPa）7100017.41.5403377100020.51.5383267130021.51.53625117130022.51.54029117130025.61.53929107130025.60.54030107130024.50.5413297130025.10.5423111由表4-3可见，加药时间均为1.5h，加药浓度为1000mg/L的次氯酸钠，清洗后跨膜压差能够恢复6-7kPa；加药浓度为1300mg/L次氯酸钠时，清洗后跨膜36\n第四章处理工艺优化压差恢复10-11kPa；相同的加药时间内，加药浓度越高，膜清洗效果越好，跨膜压差恢复的越多。当加药浓度均为1300mg/L的次氯酸钠时，又对加药时间进行了优化。加药时间分别为0.5h和1.5h，由表4-3可见，加药时间0.5小时与加药时间1.5h，跨膜压差恢复效果基本相当，均为10kPa左右。因此，最终优化后的CEB清洗方法，为加药浓度1300mg/L，加药时间为0.5h，膜系统可以得到比较好的恢复效果。4.3小结相同的运行时间条件下，随着污泥浓度的增高，膜污染加剧；相同运行时间内，跨膜压差随着污泥浓度的增加，跨膜压差增长加快。随着膜通量的增加，膜池停留时间变少，膜污染速率加快；而且随着通量增加，其跨膜压差增加幅度也越来越大。装填密度越大，膜池停留时间越短，膜系统跨膜压差增加越大，膜污染越严重。因此，在工程设计过程中，应根据实际情况，合理设计膜通量、装填密度和污泥浓度。对CEB清洗的加药时间和加药量进行优化后得到结果：CEB较优的清洗方法为加药浓度1300mg/L，加药时间为0.5h，膜系统可以得到比较好的恢复效果。37\n第五章能耗分析与优化第五章能耗分析与优化MBR能耗高一直是阻碍了MBR的推广和应用，而降低能耗的方法主要包括增大膜通量，减小曝气量等方法。本课题采用复合热致相膜组件，应用脉冲曝气的方式优化膜系统的能耗。本课题将以MBR中试移动式试验平台上的电机设备为基础来分析复合热致相膜和湿法膜各自的运行能耗。MBR系统包括膜产水泵、膜鼓风机、膜反洗水泵、膜回流泵等，辅助设备有产水电动阀、反洗电动阀、脉冲曝气电磁阀等各种低耗的电机设备。工业废水或市政污水处理的运行能耗应包括前预处理、生物处理单元、膜过滤系统单元以及污泥处理处置等单位的能耗，但工业废水性质不同，处理难度不一样、采用的处理工艺也不一样，由此造成的能耗也大相径庭。如果把前处理与MBR一起讨论能耗的话，将缺乏可比性。因此，本次MBR系统能耗的分析范围仅限定于膜过滤系统本身的能耗，含膜产水泵、反洗泵、膜鼓风机等与膜相关设备的电耗。5.1湿法膜能耗分析5.1.1湿法膜运行工艺参数与设备湿法膜在开发出复合热致相膜之前已应用于MBR工程中，湿法膜虽具有出水水质高、柔韧性好等特点，但也存在着强度不高、容易断丝等现象。（1）湿法膜的运行工艺参数湿法膜MBR帘式膜组件的运行工艺参数如表5-1所示。表5-1湿法膜系统运行参数2膜面积（m/帘）20膜组件膜数量（帘）4运行方式产水方式开8min停2min2瞬时产水通量L/（m*h）9~133总产水量（m/h）0.72~1.0438\n第五章能耗分析与优化曝气方式连续曝气3曝气强度m/（h*帘）3~5运行环境污泥浓度mg/l6000~8000（2）能耗设备湿法膜MBR系统包括产水泵、反洗水泵、鼓风机、电动阀、反洗电动阀、产水电动阀等设备，其各自的功率参数见表5-2。系统配备变频器，将对膜产水泵进行变频调节，降低电耗。鼓风机没有的采用变频器控制。表5-2MBR系统中消耗电耗的运行设备设备名称型号功率开启频率3膜池产水泵Q=3m/hH=15m0.37kW0.8倍时间系数3反洗/气路冲洗泵Q=12m/hH=15m1.1kW加药反洗膜池鼓风机N=0.75kWFT-40，1250rmp常开产水电动球阀DN32非常低根据运行状态开启反洗电动球阀DN32非常低根据运行状态开启5.1.2湿法膜能耗计算（1）月产水量22按膜面积总数为80m，瞬时产水通量9-13L/(m·h)计算，开8停2的运行方式，每月运行28天计，则全月总产水量为：3Q=(9~13)×80×0.8×28×24/1000=387~559m（2）电耗电耗主要由鼓风机、产水泵、反洗水泵等耗电设备（见表5-2）耗电。1)鼓风机电耗按照运行工艺参数，鼓风机一直处于开启状态，由于没有采用变频器对鼓风机进行调频，因此，鼓风机处于全负荷运行状态。33鼓风机的风量为0.5m/min=30m/h，假设，单位风量所需电耗是一定的，则3每单位风量的电耗为：0.75kW·h/30=0.025kW·h/m气。湿法膜运行所需风量为333~5m/h帘，4帘膜的总需风量约为12m/h。因此，每月鼓风电耗为12×0.025×24×28≈202kW·h。2)产水泵电耗39\n第五章能耗分析与优化根据表5-2，产水泵不是一直常开状态，开启时间系数为0.8h/h。流量有变3频器控制，相应的能耗会有所降低。当流量定为0.5~0.96m/h时，频率约为15Hz。2轴功率为=（15/50）×0.37=0.0333kW。每天产水电耗约为=0.0333kW×24×0.8=0.64kW·h。每月产水泵耗电量为0.64kW×28h=17.92kW·h3)反洗水泵电耗根据表5-2，反洗水泵会根据试验运行TMP的变化情况进行开启，当TMP到达一定预定数值后，启动反洗加药。根据试验运行情况，常规加药反洗周期为1次/7~10天。按每月运行28天计，则需要4次。每次开启时间为30min，则每月反洗水泵电耗为0.5×4×1.1kW=2.2kW·h。4)电耗合计电耗合计见表5-3。表5-3各主要设备的电耗情况耗电单元月耗电量（kW·h）耗电量比例（%）鼓风机20291产水泵17.98反洗泵2.21合计222.1100由表5-3可知，传统的湿法膜组件在MBR系统运行过程中，曝气的能耗占总能耗的90%以上，MBR的高能耗主要是由于曝气造成的。（3）湿法膜吨水能耗3每月产水量387~559m，电耗为222kW·h，则湿法膜现状吨水能耗约为30.4~0.6kW·h/m。5.2复合热致相膜组件能耗分析与优化5.2.1复合热致相膜组件能耗优化方法由于湿法膜组件的强度不如复合热致相膜组件，尤其是在具有一定污泥浓度的混合液中使用，强度特性的优势更为突出，复合热致相膜组件可以采用更高的曝气强度，有效防止污泥在膜丝表面积聚。同时优化曝气方式和采用双层膜架的40\n第五章能耗分析与优化方法进一步降低膜池占地面积和能耗。优化方法一：采用脉冲曝气的方式进行曝气，对膜丝表面造成瞬间大气量的冲刷，有效抑制膜表面的污泥积聚现象的发生。优化方法二：根据复合热致相膜组件强度高的特性，采用双层膜架，可以充分利用高强度的曝气，节省能耗和占地面积。5.2.2复合热致相膜优化运行工艺参数与设备（1）复合热致相膜组件的运行参数复合热致相膜MBR帘式膜组件的运行工艺参数如表5-4。表5-4复合热致相膜系统运行参数系统参数2膜面积（m/帘）20膜组件膜数量（帘）4产水方式开8min停2min2瞬时产水通量L/（m·h）20~253运行方式总产水量（m/h）1.28~1.6曝气方式脉冲曝气3曝气强度m/（h·排）>10运行环境污泥浓度mg/l6000~8000（2）复合热致相能耗设备复合热致相膜MBR系统包括产水泵、反洗水泵、鼓风机、回流泵、电动阀、反洗电动阀、产水电动阀等设备，其各自的功率参数见表5-5。系统配备变频器，将对膜产水泵进行变频调节，降低电耗。鼓风机没有采用变频器控制。表5-5运行设备名称型号及功率开启系数3膜池产水泵Q=3m/hH=15m0.37kW0.8倍时间系数3加药反洗，1次反洗/气路冲洗泵Q=12m/hH=15m1.1kW/7~10天膜池鼓风机N=0.75kWFT-40,1250rmp常开产水电动球阀DN32非常低根据运行状态反洗电动球阀DN32非常低根据运行状态41\n第五章能耗分析与优化5.2.3复合热致相膜能耗计算（1）月产水量22按膜面积总数为80m，瞬时产水通量20~25L/m*h计算，开8停2的运行方式，每月平均运行28天计，则每月平均产水量为：3Q=80×（20~25）×0.8×28×24/1000=860~1075m。（2）电耗电耗主要由鼓风机、产水泵、反洗水泵等主要耗电设备（见表5-5）产生。a1）鼓风机电耗按照运行工艺参数，鼓风机一直处于开启状态，由于没有采用变频器对鼓风机进行调频，因此，鼓风机处于全负荷运行状态。33鼓风机的风量为0.5m/min=30m/h。假设，单位风量所需电耗是一定的，则3每单位风量的电耗为：0.75kW·h/30=0.025kW·h/m气。复合热致相膜组件采用双排膜架和脉冲交替曝气。4帘膜组件，双层膜架，3每个膜架2帘组件。则需要10m/h，月鼓风机的电耗约为：0.025×24×28×10=168kW·h2）产水泵电耗根据表5-5，产水泵不是一直常开状态，开启时间系数为0.8h/h。流量有变3频器控制，相应的能耗会有所降低。当流量定为1.28~1.6m/h时，频率约为35Hz。2轴功率为：（35/50）×0.37=0.18kW。每天产水电耗约为：0.18kW×24×0.8=3.48kW·h。每月平均产水泵耗电量为：3.48kW·h×28=97.5kW·h。3）反洗水泵电耗根据表5-5，反洗水泵会根据试验运行TMP的变化情况开启，加药反洗周期为1次/7~10天。每月反洗水泵电耗为0.5×6×1.1kW=3.3kW·h。d)电耗统计分析电耗合计见表5-6。表5-6各主要设备的电耗情况耗电单元年耗电量（kW·h）耗电量比例（%）鼓风机16862.50产水泵97.536.30反洗泵3.31.20合计26810042\n第五章能耗分析与优化由表5-6可知，复合热致相膜组件应用到MBR系统中，曝气能耗占总能耗的62.5%，较传统的湿法膜组件降低了28.5%；采用复合热致相膜组件以后，不但曝气的能耗占比降低，MBR的总能耗也有降低。（3）复合热致相膜吨水能耗3每月平均产水总量为860~1075m，月耗电量总计为268kW·h，则吨水能耗3约为0.2-0.3kW·h/m。5.3复合热致相膜与湿法膜的能耗对比3根据上述计算可知，湿法膜组件的吨水能耗为0.4~0.6kW·h/m水。复合热致3相膜组件的吨水能耗为0.2~0.3kW·h/m水，则采用双层膜架和脉冲曝气后，MBR系统的能耗可比湿法膜降低50%左右。5.4小结根据复合热致相膜组件具有强度优势，提出其能耗优化的两种方法，即采用脉冲曝气，对膜丝表面造成瞬间大气量的冲刷，有效抑制膜表面污泥积聚现象；采用双层膜架，充分利用高强度曝气，节省能耗和占地面积。将复合热致相与传统湿法膜的能耗进行对比分析得出，湿法膜组件的吨水能33耗为0.4~0.6kW·h/m水。复合热致相膜组件的吨水能耗为0.2~0.3kW·h/m水，则采用双层膜架和脉冲曝气后，MBR系统的能耗可比湿法膜降低约50%左右。43\n第六章结论与不足第六章结论与不足6.1结论2本论文将AO与MBR工艺有机结合，同时应用膜天膜研发的复合热致相帘式膜组件，主要研究了复合热致相膜组件的膜纤维性能，在市政污水处理过程中膜组件和产水水质的稳定性；其次对处理工艺运行参数及MBR化学清洗参数进行优化；最后采用两种优化方法降低了复合热致相膜组件能耗，并与湿法膜能耗进行了对比分析。得出以下结论：（1）复合热致相膜纤维具有膜丝通量高、膜纤维强度较强、断丝率低且具有较好的拉伸强度等特点，可以有效保证产水水质，更适宜MBR污水处理应用。MBR系统中复合热致相膜组件积泥的主要影响因素包括曝气管路堵塞、曝气方式和冗余度。当将曝气方式更改为脉冲曝气、间隔时间15s、冗余度3cm,且将曝气管路增加排泥槽后，膜系统运行稳定，跨膜压差增加缓慢。（2）复合热致相膜组件产水水质稳定，经过近6个月的试验，复合热致相膜组件出水中的COD值一直稳定在50mg/L以下，TP含量大部分监测数据在0.5-1mg/L，TN含量在15mg/L左右，略高于国家城镇污水处理厂的一级A标准。出水中的浊度基本保持在0.2NTU。总体来说，试验的出水水质较好，除低温期时，所检测指标均达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）一级A标准。（3）通过对污泥浓度、装填密度，停留时间和膜通量的优化可知，相同的运行时间条件下，随着污泥浓度的增高，膜污染加剧；相同运行时间内，随着污泥浓度的增加，跨膜压差增长加快。随着膜通量的增加，膜池停留时间减少，膜污染速率加快；而且随着通量增加，其跨膜压差增加幅度也越来越大。装填密度越大，膜池停留时间越短，膜系统跨膜压差增加越大，膜污染越严重。（4）对MBR系统CEB清洗的加药量和加药时间进行优化，结果显示：CEB较优的清洗方法为加药浓度1300mg/L，加药时间为0.5h，膜系统恢复效果较好。（5）采用脉冲曝气、双层膜架方法，降低了复合热致相膜能耗，并与传统3湿法膜的能耗进行对比分析得出，湿法膜组件的吨水能耗为0.4~0.6kW·h/m水。3复合热致相膜组件的吨水能耗为0.2~0.3kW·h/m水，即MBR系统的能耗比湿法膜降低约50%。44\n第六章结论与不足6.2不足与展望本文针对复合热致相膜组件应用于MBR工艺进行了初步的探讨，尚有许多不足，有待进一步深入研究，这里择其要者简要讨论如下：（1）本文研究了膜组件的冗余度对MBR积泥有一定的影响，但仅选取了0和3cm的冗余度，只是定性地确定了冗余度对积泥有影响，尚未确定帘式膜组件的最佳冗余度。（2）对膜池装填密度进行了初步的研究，膜池的装填密度大易加剧膜污染，如同冗余度一样，尚未确定最佳膜池装填密度，另外，若欲深入研究膜池的装填密度，应同时考虑池容和停留时间。（3）对膜系统的CEB的清洗进行了参数优化，下一步应该对恢复性清洗进行优化，包括药剂种类、加药时间和浸泡时间等，可以得到比较完善的清洗方案，对于工程应用有指导意义。（4）通过本论文的研究发现MBR对总磷的去除效果有限，试验过程中对总磷的去除需要通过不断的排泥来实现。试验过程中可以通过不断的排泥来实现去除总磷，但是在实际的工程中，如果不断的排泥不但会增加污泥量，污泥处置费用增加；膜池污泥浓度会不断降低，不能保证较高的污泥负荷，对污染物的去除效果不能得到很好的保证。MBR技术因其结构紧凑，占地面积小，自动化程度高和排泥量少等优点得到广泛的应用。近年来，由于水污染严重，水环境恶化事件频频出现，国家正在加大力度推动水环境领域的治理。尤其是对于村镇污水的治理逐渐得到重视。其应用前景比较广阔。（1）在村镇污水处理工程中，由于其污水处理量小，基本在千吨级，污水处理集中，正好适合MBR一体化设备的应用，MBR出水水质稳定，对细菌和悬浮物截留效果好，其产水可以直接回灌湖泊也可以用于村镇的再生利用。（2）针对官网涉及不到的住宅小区，一体化MBR集成设备也具有非常广阔的应用前景。尤其是像北京、天津这种极其缺水的城市，因MBR的产水水质较好，超滤膜具有一定的消毒作用，MBR产水可以直接再生回用，用于小区的绿化用水，生活杂用水等。（3）在印染废水领域，由于其用水量大，用水水质要求较高；其产水杂质多，可生化性差，在南方敏感区要求印染废水具有一定的回收利用率。这给MBR2带来巨大的应用市场，可以将传统生化，水解酸化、AO工艺和MBR联用，MBR产水可以作为反渗透的进水，利用双膜工艺处理后的水，水质优良，既可45\n第六章结论与不足以回用又可以作为生产用水。（4）在市政污水提标改造过程中，MBR也具有其独特的优势。随着“水十条”的颁布，市政污水提标迫在眉睫。对于现有污水厂的升级改造过程中，占地有限，原有工艺不能达到提标后的水质，膜技术集成度高，占地省的优点得以发挥。可以将好氧池部分改为MBR膜池，提高整个工艺系统的污泥浓度，增大污泥负荷，强化对有机物的去除效果。MBR对SS去除效果非常显著，其产水水质稳定，不但可以直接排放至湖泊水体，还可以用于再生水回用。对于改善水质环境具有非常显著的效果。（5）对于新建的污水厂，可以直接采用MBR工艺，直接提高产水水质至新的污水排放标准。将污水管网和再生水管网直接一次铺设到位，MBR产水还可以用于再生水回用。（6）随着水质标准的不断提高，工业废水的处理需求也不断增大，目前MBR+RO的双膜工艺已经得到广泛的应用，其产水水质稳定，工艺体系完善。双膜工艺的产水可以用于前段的工艺用水，MBR产水也可以直接达标排放，对企业产生良好的经济效益。（7）本论文试验过程中对比了复合热致相膜组件、湿法膜组件和加筋的膜组件的性能，未对其投资运行费用进行对比，后续的试验或工程中，可以对三种不同组件的投资运行费用进行详细的对比，为工程设计提供依据。46\n参考文献参考文献[1]张玉先．排水工程[M]．北京：中国建筑工业出版社，2011．[2]戴爱临，吴大为．关于城市污水处理中初沉池作用的探讨[J]．给水排水，1994，2(5)：22-24．2[3]熊凯波．A/O+MBR工艺在城市污水处理工程中应用[D]．北京：北京工业大学，2012．[4]邱慎初，丁堂堂．分段进水的生物除磷脱氮工艺[J]．中国给排水，2003，19(4)：32-36．[5]王涛．多级A/O废水处理工艺的理论研究[J]．环境科学与技术，2003，26(4)：8-10．[6]于莉芳．分段进水A/O脱氮工艺中试试验研究与分析[D]．西安：西安建筑科技大学，2005．[7]中华人民共和国建设部．污水再生利用工程设计规范GB/T50335-2002，2003．2[8]曹斌，黄霞，北中敦，等．A/O-膜生物反应器强化生物脱氮除磷中试研究[J]．中国给水排水，2007，23(3)：22-26．[9]MikelsenLH．Theshearsensitivityofactivatedsludge：Relationstofilterability，rheologyandsurfacechemistry[J]．Colloids&SurfacesAPhysicochemical&EngineeringAspects，2001，182(1-3)：1-14．[10]林红军，陆晓峰，段伟，等．膜生物反应器中膜过滤特征及膜污染机理的研究[J]．环境科学，2006，27(12)：2511-2517．[11]杨琦，黄霞，尚海涛，等．分置式膜-生物反应器凝胶层膜污染模型研究[J]．环境科学，2006，27(11)：2344-2349．[12]唐旭光，王淑莹，张婧倩．温度变化对生物除磷系统的影响[J]．化工学报，2011，62(4)：1103-1109．[13]YangW，CicekN，LlgJ．State-of-the-artofmembranebioreactors:WorldwideresearchandcommercialapplicationsinNorthAmerica[J]．JournalofMembraneScience，2006，270(1-2)：201-211．[14]王朝朝，李思敏，郑照明，等．污泥浓缩过程下膜生物反应器的生物特性与膜渗透性评估[J]．中国环境科学，2015，35(8)：2367-2374．2[15]王振宇．AO-MBR联用工艺处理城市污水的运行及出水水质特性研究[D]．西安：西安建筑科技大学，2011．[16]姜路，杨丽芳，张文波，等．PLC在MBR膜生活污水处理系统中的应用[J]．中国给水排水，2011，27(10)：76-78．47\n参考文献[17]CôtéP，ThompsonD．Wastewatertreatmentusingmembranes：theNorthAmericanexperience[J]．Waterscienceandtechnology，2000，41(10-11)：209~215．[18]孟凡生，王业耀．膜生物反应器在我国的研究发展展望[J]．水资源保护，2005，21(4)：1-3．[19]马皆文，张雁秋，华素兰．MBR的工艺优势及应用发展[J]．能源环境保护，2005，19(2)：20-23．[20]付丽霞，吴立波，宫玥，等．垃圾渗滤液中有机污染物对厌氧氨氧化的影响研究[J]．水资源与水工程学报，2010，21(3)：25-29．[21]LowEW，ChaseHA．TheEffectofMaintenanceEnergyRequirementsonBiomassProductionDuringWastewaterTreatment[J]．WaterReseareh，2007，33(3)：847-853．[22]王建友．电去离子(EDI)高纯水新技术及其研究进展[J]．上海化工，2000，8(21)：15-19．[23]王亚军，马军．水体环境中天然有机质腐殖酸研究进展[J]．生态环境学报，2012，21(6)：1155-1165．[24]张国俊，刘忠洲．膜过程中膜清洗技术研究进展[J]．水处理技术，2003，29(4)：187-190．[25]范青如，肖萍，肖峰，等．浸入式短流程超滤膜生产工艺过程膜污染的形成与控制[J]．环境科学，2011，32(5)：1351-1356．[26]KaiyaY，ItochY，FujitaK，etal．Studyonfoulingmaterialsmembraneinthemembranetreatmentprocessforpotablewater[J]．Desalination，1996，106(1-3)：71-77.[27]罗南．中空纤维膜生物反应器局部污染特征分析及曝气构型优化[D]．天津：天津工业大学，2012.[28]宋亚丽，董秉直，高乃云，等．臭氧/混凝预处理工艺降低膜污染的研究[J]．环境科学，2010，31(7)：1516-1519．[29]SehaferAI，SchwickerU，FischerMM，etal．MicrofiltrationofColloidsandNaturalorganicMatter[J]．JournalofMembraneScience，2000，171(2)：151-172．[30]NilsonJA，DigianoFA．InfluenceofNOMcomPositiononNanofiltration[J]．JournaloftheAmericanWaterWorksAssociation，1996，88(5)：53-66．[31]LinCF，LinTY，HaoOJ．EffectsofhumicsubstancecharacteristicsonUFPerformance[J]．WaterReseareh，2000，34(4)：1097-1106．[32]ChoJ，AmyG，PellegerinoJ．Membranefiltrationofnaturalorganicmatterfactorandmechanismsaffectingrejectionandfluxdeclinewithchargedultrafiltration(UF)membrane[J]．JournalofMembraneScience，2000，164(1)：89-110．48\n参考文献[33]CarrollT，KingS，GraySR，etal．ThefoulingofmicrofitrationmembranebyNOMaftercoagulationtreatment[J]．WaterResearch，2000，34(11)：2861-2868．[34]ClarkMM，SrivastavaRM，DavidR．MixingandaluminumPrecipitation[J]．EnvironmentalScienceandTechnology，1993，27(10)：2181-2189．[35]LinCF，HuangYJ，HaoOJ．UFProcessesforremovinghumicsubstances:effectofmolecularweightfraetionsandPACtreatment[J]．WaterResearch，1999，33(2)：1252-1264．[36]MolisE，LucasP，RileyR，etal．TheeffectofCAmembranePropertiesonadsorptivefoulingbyhumicacid[J]．JournalofMembraneScience，1999，154(98)：73-87．[37]王旭东，王磊，康雅，等．水中环境条件对污水深度超滤过程中膜污染的影响[J]．水处理技术，2007，33(11)：49-52．[38]MengF，ChaeSR，DrewsA，etal．Recentadvancesinmembranebioreactors(MBRs)：membranefoulingandmembranematerial[J]．WaterResearch，2009，43(6)：1489–1512．[39]HongS，ElmeleehM．ChemiealandPhysiealaspectsofnaturalorganicmatter(NOM)foulingofnanofiltrationmembrane[J]．JournalofMembraneScience，1997，132(2)：159-181．[40]BraghettaA，GianoFA，BallWP．NOMaccumulationatNFmembraneSurface：impactofchemistryandshear[J]．JournalofEnvironmentEngineering，2014，124(11)：1087-1098．[41]WengYH，LiKC，Chaung-HL，etal．Removalofhumicsubstances(HS)fromwaterbyelectro-microfiltration(EMF)[J]．WaterResearch，2006，40(9)：1783-1794．[42]商冉，邓慧萍，赵纯，等．附加电场对中空纤维膜污染的减缓作用[J]．中国环境科学，2009，29(1)：1-5．[43]JuddSJ，RobinsonT，HoldnerJ，etal．Impactofmembranematerialonmembranebioreactor.IWAspecialtyConference:WaterEvironmentMembraneTechonology[C]．SeoulNationalUniversity，Seoul：2004：1477-1484．[44]高艳红．不同预处理方式防止超滤膜污染特性及其机理研究[D]．兰州：兰州交通大学，2013．[45]宋伟，杨平．流化床式MBR在高MLSS下污水处理研究[J]．四川化工，2007，10(2)：47-50．[46]LeeWN，WangH，ParkPK，etal．Changesinbiofilmarchitecturewithadditionofmembranefoulingreducerinamembranebioreactor[J]．ProcessBiochemistry，2007，42(4)：655-661．49\n参考文献[47]刘志阳，赵英，顾平．用MPE延缓MBR工艺中膜污染[J]．膜科学与技术，2008，28(3)：23-26．[48]张永宝，姜佩华，冀世峰，等．投加氢氧化铁对膜生物反应器性能的改善[J]．给水排水，2004，30(7)：46-49．[49]王召玲，刘旭东．滑石粉减缓膜污染作用的小试研究[J]．辽宁化工，2006，35(10)：561-563.[50]康泽龙．投加煤粉对MBR处理效果及膜污染的影响[D]．西安：西安建筑科技大学，2006．[51]徐慧芳，樊耀波．气升循环分体式膜生物反应器再生回用厕所污水的研究[J]．环境科学，2003，24(2)：125-129．[52]PsochC，SchiewerS．Anti-foulingapplicationofairspagringandbackflushingforMBR，ProceedingofIWAspecialConefrence[C]．WaterEnviromentMembraneTechnology，Seoul：2004：1466-1470．[53]刘锐．一体式膜-生物反应器处理生活污水的中试研究[J]．给水排水，1999，7(1)：1-4．[54]国家城市给水排水工程技术研究中心，给水排水工程概预算与经济评价的手册[M]．北京：中国建筑工业出版社，1993．[55]顾平，姜立群，杨造燕．中空膜生物床处理生活污水的中试研究[J]．中国给水排水，1999，16(3)：5-8．[56]邝斌宇，史青，Montcho，等．A/O-MBR处理生活污水效率与菌群多样性的关系[J]．环境科学，2012，33(6)：2061-2067．[57]FanXJ，UrbainV，QianY，etal．Nitrificationandmassbalancewithamembranebioreactorformunicipalwastewatertreatment[J]．Waterscienceandtechnology，1996，34(1-2)：129-136．[58]国家环境保护总局水和废水监测分析方法编委会．水和废水监测分析方法(第四版)[M]．北京：中国环境科学出版社，2002．[59]SeoGT，LeeTS，MoonBH，etal．Twostageintermittentaerationmembranebioreactorforsimultaneousorganic，nitrogenandphosphorusremoval[J]．Waterscienceandtechnology，2000，41(10-11)：217-225．[60]GunderB，KrauthK．Replacementofsecondaryclarificationbymembraneseparation-resultswithtubular,plateandhollowfibermodule[J]．Waterscienceandtechnology，1999，40(4-5)：311-320．[61]AdamC，GnirssR，LesjeanB，etal．Enhancedbiologicalphosphorusremovalinmembranebioreactors[J]．Waterscienceandtechnology，2010，46(4-5)：281-286．[62]AhnKH，SongKG，ChoaE．Enhancedbiologicalphosphorusandnitrogenremovalusingasequencinganoxic/anaerobicmembranebioreactor(SAM)process[J]．Desalination，2003，157(1-3)：345–352．50\n发表论文和参加科研情况说明发表论文和参加科研情况说明发表论文：戴海平，孙磊，柯永文，党博航，蔡楷鑫，朱宏哲，吴秀丽．一种卤水或海水超滤预处理工艺及预处理系统．发明专利参加科研情况：本人参与了项目名称：PVDF膜组件及成套装备产业化，项目来源：“十二五”国家水体污染控制与治理科技重大专项，项目编号为：（2011ZX07317-001），起止时间：2011年1月-2014年12月，本人作为参与者排名：30名。51\n致谢致谢本论文的工作是在我的导师田一梅，教授的悉心指导下完成的，田一梅教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢三年来田一梅老师对我的关心和指导。我很幸运遇到很多给与我极大帮助的其它老师、师兄、师姐、师弟、师妹们。感谢他们对我的实验及论文的帮助和实验的支持，以及一直以来在实验和生活中对我的关怀。正因为有你们的帮助我的课题才能顺利完成。在与你们的相处中我感到很快乐，和你们一起共处给我的实验室生活留下了许多美好的回忆！在此要感谢我生活学习了三年的母校——天津大学，母校给了我一个宽阔的学习平台，让我不断吸取新知识，充实自己。同时我还要感谢我的父母，父母的养育之恩无以为报，他们是我求学路上的坚强后盾，为我排忧解难，他们对我无私的爱与照顾是我不断前进的动力。感谢我的爱人和我可爱的儿子，您们一直是我最坚强的后盾，不停地鼓励我支持着我，你们的爱使我能够在学校专心完成我的学业，此时我把最美好的祝福送给你们！最后，对在学习和论文完成期间给予我关心、帮助和支持的所有老师、同学和朋友们，表示最诚挚的谢意和祝福！52\nＶ天津大学工程硕士学位论文１１１１１＊２５＊１３２１４０５０