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1、(10)申请公布号 CN 102642920 A(43)申请公布日 2012.08.22CN102642920A*CN102642920A*(21)申请号 201210130630.1(22)申请日 2012.04.29C02F 3/12(2006.01)C02F 3/10(2006.01)B01D 65/10(2006.01)(71)申请人南京大学地址 210046 江苏省南京市栖霞区仙林大道163号(72)发明人任洪强 胡金 许柯 丁丽丽耿金菊(74)专利代理机构南京知识律师事务所 32207代理人蒋海军(54) 发明名称一种研究填料对膜污染改善的膜生物反应器系统和量化测试方法及应用(57。
2、) 摘要本发明公开了一种研究填料对膜污染改善的膜生物反应器系统和量化测试方法及应用，属于膜生物反应器技术领域。本发明的储水箱的出水口与平衡箱进水口相连接，该平衡箱的出水口分别与CMBR、HMBR、HMBRb相连接，曝气泵分别连接至上述三个膜生物反应器的底部，三个膜生物反应器内部均设置有中空纤维膜组件，该中空纤维膜组件出水口与抽吸泵相连接，压力计安装于中空纤维膜组件出水口和抽吸泵之间；第一复合式膜生物反应器和第二复合式膜生物反应器中设置有悬浮填料，第一复合式膜生物反应器内的中空纤维膜组件两端设置有带孔的隔板。本发明可以针对不同的悬浮填料都能实现填料对膜污染的量化，为设计新型填料用于改善膜生物反应。
3、器中膜污染提供基础。(51)Int.Cl.权利要求书2页 说明书5页 附图2页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 2 页1/2页21.一 种 研 究 填 料 对 膜 污 染 改 善 的 膜 生 物 反 应 器 系 统， 其 特 征 在 于 ：该 系 统 包 括 传 统 式膜 生 物 反 应 器 （ ） 、 第 一 复 合 式 膜 生 物 反 应 器 （ ） 、 第 二 复 合 式 膜 生 物 反 应 器 （ ） 、 储 水 箱（1） 、 平 衡 箱 （2） 、 曝 气 泵 （4） 、 中 空 纤 维 膜 组 件 （5） 、 隔 板 。
4、（6） 、 悬 浮 填 料 （7） 、 压 力 计 （8） 、 抽吸泵 （9） ， 其中 ：所述的储水箱 （1） 的出水口与平衡箱 （2） 进水口相连接， 该平衡箱 （2） 的出水口分别与传统式膜生物反应器 （ ） 、 第一复合式膜生物反应器 （ ） 、 第二复合式膜生物反应器 （ ） 相连接， 所述的曝气泵 （4） 分别连接至上述三个膜生物反应器的底部， 上述的传统式膜生物反应器 （ ） 、 第一复合式膜生物反应器 （ ） 和第二复合式膜生物反应器 （ ） 内部均设置有中空纤维膜组件 （5） ， 该中空纤维膜组件 （5） 出水口与抽吸泵 （9） 相连接， 所述的压力计 （8） 安装 于 中 。
5、空 纤 维 膜 组 件 （5） 出 水 口 和 抽 吸 泵 （9） 之 间 ；所 述 的 第 一 复 合 式 膜 生 物 反 应 器 （ ）和 第 二 复 合 式 膜 生 物 反 应 器 （ ） 中 设 置 有 悬 浮 填 料 （7） ， 第 一 复 合 式 膜 生 物 反 应 器 （ ） 内的中空纤维膜组件 （5） 两端设置有带孔的隔板 （6） 。2.根据权利要求 1所述的一种研究填料对膜污染改善的膜生物反应器系统， 其特征在于 ：所述的抽吸泵 （9） 的出水口连接至出水箱 （10） ， 所述的压力计 （8） 与无纸记录仪 （11） 相连接。3.根据权利要求 1或 2所述的一种研究填料对膜污。
6、染改善的膜生物反应器系统， 其特征 在 于 ：所 述 的 平 衡 箱 （2） 内 部 设 置 有 浮 球 阀 （3） ， 用 于 控 制 平 衡 箱 （2） 中 的 液 位 与 三 个 膜生物反应器中的液位齐平。4.根据权利要求 3所述的一种研究填料对膜污染改善的膜生物反应器系统， 其特征在于 ：所述的隔板 （6） 为有机玻璃片， 该有机玻璃片上开设有长方形的孔。5.一种研究填料对膜污染改善的膜生物反应器系统的量化测试方法， 其步骤为 ：（1） 启动膜生物反应器系统 ：将待处理原水置于储水箱 （1） 中， 在第一复合式膜生物反应 器 （ ） 和 第 二 复 合 式 膜 生 物 反 应 器 （ 。
7、） 装 设 相 同 填 充 比 例 的 悬 浮 填 料 （7） ， 启 动 曝 气 泵（4） 和抽吸泵 （9） ；（2） 采集跨膜压差数据 ：待整个膜生物反应器系统启动完成后， 安装在中空纤维膜组件（5） 出水口和抽吸泵 （9） 之间的压力计 （8） 开始检测传统式膜生物反应器 （ ） 、 第一复合式膜生物反应器 （ ） 和第二复合式膜生物反应器 （ ） 各自内部的中空纤维膜组件 （5） 跨膜压差信号， 压力计 （8） 将上述跨膜压差信号转换为电信号传送至无纸记录仪 （11） ；（3） 读 取 无 纸 记 录 仪 （11） 中 存 储 的 三 个 膜 生 物 反 应 器 的 跨 膜 压 差 数。
8、 据， 基 于 累 积 阻 力模型 ：J=P/( Rt)，其 中 ：J 为 膜 通 量 ；P 为 跨 膜 压 差 ； 为 滤 液 黏 度 ；Rt为 总 阻 力 ；根 据 三 个 膜 生 物 反 应器跨膜压差的数据计算出三个膜生物反应器中各自的膜阻力 RtCMBR、 RtHMBR、 RtHMBRb， 其中 RtCMBR为 传 统 式 膜 生 物 反 应 器 （ ） 的 膜 阻 力， RtHMBR为 第 二 复 合 式 膜 生 物 反 应 器 （ ） 的 膜 阻 力，RtHMBRb为第一复合式膜生物反应器 （ ） 的膜阻力 ；（4） 通过公式 Rtc=RtHMBR-RtCMBR及 Rcm=RtHM。
9、BRb-RtCMBR计算出悬浮填料 （7） 引起的总膜阻力变化 Rtc以及悬浮填料 （7） 改变污泥混合液而引起的膜阻力变化 Rcm， 再根据公式 Rtc=Rsc+Rcm计算出悬浮填料 （7） 的冲刷作用引起的膜阻力变化 Rsc；（5） 根据步骤 （4） 的结果， 计算悬浮填料 （7） 的冲刷作用引起的膜阻力变化百分比 ：权 利 要 求 书CN 102642920 A2/2页3= Rsc100%/ Rtc， 以 及 悬 浮 填 料 （7） 改 变 污 泥 混 合 液 而 引 起 的 膜 阻 力 变 化 百 分 比 ： =Rcm100%/ Rtc。6.根 据 权 利 要 求 14中 任 一 项 。
10、所 述 的 一 种 研 究 填 料 对 膜 污 染 改 善 的 膜 生 物 反 应 器 系统在研究复合式膜生物反应器中悬浮填料对膜污染的改善效果量化测试中的应用。权 利 要 求 书CN 102642920 A1/5页4一种研究填料对膜污染改善的膜生物反应器系统和量化测试方法及应用技术领域0001 本 发 明 涉 及 一 种 膜 生 物 反 应 器 组 设 计， 更 具 体 地 说， 是 一 种 可 以 实 现 填 料 对 膜 生物 反 应 器 中 膜 污 染 改 善 的 数 字 化 研 究， 为 设 计 新 型 填 料 用 于 改 善 膜 生 物 反 应 器 中 膜 污 染 提供基础的膜生物反。
11、应器组和量化测试方法及应用。背景技术0002 膜 生 物 反 应 器 （Membrane Bioreactor， MBR） 是 一 种 将 膜 分 离 技 术 与 传 统 生 物 处理 技 术 有 机 结 合 的 新 型 高 效 污 染 水 处 理 与 回 用 技 术。 因 具 有 占 地 面 积 小、 出 水 质 量 高、 剩余 污 泥 产 率 低 以 及 易 于 操 作 等 优 点， 应 用 领 域 愈 加 广 泛， 已 由 处 理 生 活 污 水 发 展 到 处 理 高浓 度 工 业 废 水 和 含 难 降 解 有 机 物 工 业 废 水， 包 括 石 油、 化 工、 纺 织、 食 品 。
12、加 工、 造 纸、 医 药 和机 械 加 工 等 行 业 的 废 水 处 理， 且 处 理 能 力 由 每 天 几 十 吨 扩 大 到 几 千 吨 甚 至 几 万 吨。 其 出 水水 质 完 全 能 够 满 足 工 业 用 水 标 准 甚 至 饮 用 水 源 水 标 准。 然 而， 在 废 水 处 理 回 用 中， 由 于 有机 物 和 微 生 物 造 成 的 膜 污 染， 会 导 致 膜 分 离 性 能 降 低、 出 水 水 质 恶 化、 膜 使 用 寿 命 缩 短、 经济 成 本 增 加 等， 成 为 阻 碍 膜 生 物 反 应 器 技 术 在 废 水 处 理 回 用 中 广 泛 应 用 。
13、的 关 键 问 题 （Melin T, Jefferson B, Bixio D, et al. Membrane bioreactor technology for wastewater treatment and reuseJ .Desalination, 2006, 187( 1- 3) : 271- 282.；毛玉红 ,李杰 ,王 亚 娥 .膜 生 物 反 应 器 研 究 及 应 用 现 状 与 存 在 问 题 探 讨 J.甘 肃 科 技 , 2004, 20( 9) : 98- 101.） 。0003 最 年 来， 基 于 悬 浮 填 料 的 复 合 式 膜 生 物 反 应 器 （H。
14、ybrid membrane bioreactor，HMBR） 的 膜 污 染 得 到 了 广 泛 研 究。 悬 浮 填 料 可 以 通 过 两 个 方 面 对 MBR中 膜 污 染 产 生 影响， 一 方 面 是 填 料 在 曝 气 作 用 下 可 以 产 生 对 膜 表 面 的 冲 刷。Lee 等 （LEE, J., AHN, W. Y. & LEE, C. H. 2001. Comparison of the filtration characteristics between attached and suspended growth microorganisms in submerg。
15、ed membrane bioreactor. Water Research, 35, 2435-2445.） 发 现， 在 一 体 式 膜 生 物 反 应 器 中， 滤 饼 阻 力、 膜 自 身阻 力 以 及 不 可 逆 污 染 产 生 的 阻 力 分 别 占 总 阻 力 的 80%、 12%和 8%。Qiyong Yang等 （YANG, Q. Y., CHEN, J. H. & ZHANG, F. 2006. Membrane fouling control in a submerged membrane bioreactor with porous, flexible suspende。
16、d carriers. Desalination, 189, 292-302.） 认为在曝气作用下悬浮填料形成流化状态对膜表面的冲刷、 撞击作用促成沉积层脱落， 减缓滤饼层的形成， 从而改善膜污染。然而， Lee等 （LEE, J., AHN, W. Y. & LEE, C. H. 2001. Comparison of the filtration characteristics between attached and suspended growth microorganisms in submerged membrane bioreactor. Water Research, 35, 。
17、2435-2445.） 发 现 泥 饼 层 可 以 充 当 二 级 膜 或 动 态 膜， 从 而 为 膜 组 件 筛 挡 了更 强 的 污 染 物 质， 如 颗 粒 物 或 更 小 的 粒 子。 填 料 对 膜 污 染 影 响 的 另 一 种 途 径 是 可 以 调 控 污泥混合液特性。 李绍峰 等 （ 李绍峰 ,王宏杰 ,王雪芹 . 填料对一体式膜生物反应器运行效能 的 影 响 J.化 学 工 程 ,2007,35(6):53-56.） 研 究 发 现 投 加 填 料 改 变 了 反 应 器 中 生 物 相说 明 书CN 102642920 A2/5页5的种类数量分配， 吸附到膜表面的污泥量。
18、与 EPS的量也下降， 膜清洗周期延长。 但曝气带动悬浮填料的流化切碎污泥絮体， 微小悬浮物数量的增大加剧不可逆膜污染。0004 基 于 上 述 结 论， 悬 浮 填 料 对 于 膜 阻 力 的 变 化 是 由 填 料 的 冲 刷 和 填 料 对 污 泥 混 合 液改变两方面引起。 可以发现， 虽然填料对于膜污染有影响， 但是具体的影响机理却没有得到彻 底 的 理 解， 原 因 便 是 无 法 将 填 料 对 膜 污 染 的 影 响 用 数 字 量 化。 而 无 法 数 字 化 的 原 因 在 于研究者只是针对传统式膜生物反应器 （Conventional membrane bioreacto。
19、r， CMBR） 与投加悬浮填料的复合式膜生物反应器进行研究， 而未能分离填料对膜表面的接触。发明内容0005 1.发明要解决的技术问题本 发 明 针 对 填 料 对 膜 污 染 影 响 研 究 中 无 法 将 填 料 对 膜 污 染 的 影 响 用 数 字 量 化 的 不 足，提 供 一 种 研 究 填 料 对 膜 污 染 改 善 的 膜 生 物 反 应 器 系 统 和 量 化 测 试 方 法， 通 过 本 发 明 可 以 实现 悬 浮 填 料 对 膜 污 染 改 善 的 数 字 化 研 究， 为 设 计 新 型 填 料 用 于 改 善 膜 生 物 反 应 器 中 膜 污 染提供基础。000。
20、6 2.技术方案为达到上述目的， 本发明提供的技术方案为 ：本 发 明 的 一 种 研 究 填 料 对 膜 污 染 改 善 的 膜 生 物 反 应 器 系 统， 该 系 统 包 括 传 统 式 膜 生 物反 应 器、 第 一 复 合 式 膜 生 物 反 应 器、 第 二 复 合 式 膜 生 物 反 应 器、 储 水 箱、 平 衡 箱、 曝 气 泵、 中空 纤 维 膜 组 件、 隔 板、 悬 浮 填 料、 压 力 计、 抽 吸 泵， 其 中 ：所 述 的 储 水 箱 的 出 水 口 与 平 衡 箱 进水 口 相 连 接， 该 平 衡 箱 的 出 水 口 分 别 与 传 统 式 膜 生 物 反 应。
21、 器、 第 一 复 合 式 膜 生 物 反 应 器、 第二 复 合 式 膜 生 物 反 应 器 相 连 接， 所 述 的 曝 气 泵 分 别 连 接 至 上 述 三 个 膜 生 物 反 应 器 的 底 部，上 述 的 传 统 式 膜 生 物 反 应 器、 第 一 复 合 式 膜 生 物 反 应 器 和 第 二 复 合 式 膜 生 物 反 应 器 内 部 均设 置 有 中 空 纤 维 膜 组 件， 该 中 空 纤 维 膜 组 件 出 水 口 与 抽 吸 泵 相 连 接， 所 述 的 压 力 计 安 装 于中 空 纤 维 膜 组 件 出 水 口 和 抽 吸 泵 之 间 ；所 述 的 第 一 复 合。
22、 式 膜 生 物 反 应 器 和 第 二 复 合 式 膜 生物 反 应 器 中 设 置 有 悬 浮 填 料， 第 一 复 合 式 膜 生 物 反 应 器 内 的 中 空 纤 维 膜 组 件 两 端 设 置 有 带孔的隔板。0007 更 进 一 步 地， 所 述 的 抽 吸 泵 的 出 水 口 连 接 至 出 水 箱， 所 述 的 压 力 计 与 无 纸 记 录 仪相连接。0008 更 进 一 步 地， 所 述 的 平 衡 箱 内 部 设 置 有 浮 球 阀， 用 于 控 制 平 衡 箱 中 的 液 位 与 三 个膜生物反应器中的液位齐平。0009 更进一步地， 所述的隔板为有机玻璃片， 该有机。
23、玻璃片上开设有长方形的孔。0010 本 发 明 的 一 种 研 究 填 料 对 膜 污 染 改 善 的 膜 生 物 反 应 器 系 统 的 量 化 测 试 方 法， 其 步骤为 ：（1） 启动膜生物反应器系统 ：将待处理原水置于储水箱中， 在第一复合式膜生物反应器和第二复合式膜生物反应器装设相同填充比例的悬浮填料， 启动曝气泵和抽吸泵 ；（2） 采集跨膜压差数据 ：待整个膜生物反应器系统启动完成后， 安装在中空纤维膜组件出 水 口 和 抽 吸 泵 之 间 的 压 力 计 开 始 检 测 传 统 式 膜 生 物 反 应 器、 第 一 复 合 式 膜 生 物 反 应 器 和第 二 复 合 式 膜 。
24、生 物 反 应 器 各 自 内 部 的 中 空 纤 维 膜 组 件 跨 膜 压 差 信 号， 压 力 计 将 上 述 跨 膜 压差信号转换为电信号传送至无纸记录仪 ；说 明 书CN 102642920 A3/5页6（3） 读 取 无 纸 记 录 仪 中 存 储 的 三 个 膜 生 物 反 应 器 的 跨 膜 压 差 数 据， 基 于 累 积 阻 力 模型 ：J=P/( Rt)，其 中 ：J 为 膜 通 量 ；P 为 跨 膜 压 差 ； 为 滤 液 黏 度 ；Rt为 总 阻 力 ；根 据 三 个 膜 生 物 反 应器跨膜压差的数据计算出三个膜生物反应器中各自的膜阻力 RtCMBR、 RtHMBR。
25、、 RtHMBRb， 其中 RtCMBR为传统式膜生物反应器的膜阻力， RtHMBR为第二复合式膜生物反应器的膜阻力， RtHMBRb为第一复合式膜生物反应器的膜阻力 ；（4） 通过公式 Rtc=RtHMBR-RtCMBR及 Rcm=RtHMBRb-RtCMBR计算出悬浮填料引起的总膜阻力变化 Rtc以 及 悬 浮 填 料 改 变 污 泥 混 合 液 而 引 起 的 膜 阻 力 变 化 Rcm， 再 根 据 公 式 Rtc=Rsc+Rcm计 算 出 悬 浮填料的冲刷作用引起的膜阻力变化 Rsc；（5） 根 据 步 骤 （4） 的 结 果， 计 算 悬 浮 填 料 的 冲 刷 作 用 引 起 的。
26、 膜 阻 力 变 化 百 分 比 ：= Rsc100%/ Rtc， 以 及 悬 浮 填 料 改 变 污 泥 混 合 液 而 引 起 的 膜 阻 力 变 化 百 分 比 ： =Rcm100%/ Rtc。0011 本 发 明 的 一 种 研 究 填 料 对 膜 污 染 改 善 的 膜 生 物 反 应 器 系 统 在 研 究 复 合 式 膜 生 物反应器中悬浮填料对膜污染的改善效果量化测试中的应用。0012 本 发 明 中 英 文 缩 写 的 说 明 如 下 ： 传 统 式 膜 生 物 反 应 器 （Conventional membrane bioreactor， CMBR） ， 即 反 应 器 。
27、内 没 有 悬 浮 填 料 ； 第 一 复 合 式 膜 生 物 反 应 器 （Hybrid membrane bioreactor with baffles， HMBRb） ， HMBRb中置有隔板 ；第二复合式膜生物反应器 （Hybrid membrane bioreactor， HMBR） 。0013 3.有益效果采用本发明提供的技术方案， 与已有的公知技术相比， 具有如下显著效果 ：（1） 本发明的一种研究填料对膜污染改善的膜生物反应器系统， 采用量化的测试方法，可 以 针 对 不 同 的 悬 浮 填 料 都 能 实 现 填 料 对 膜 污 染 的 量 化， 从 而 比 较 不 同 结 。
28、构 的 填 料 在 冲 刷作 用 和 对 污 泥 混 合 液 作 用 两 方 面 对 膜 污 染 改 善 的 贡 献， 通 过 比 较 可 以 优 化 填 料 结 构， 为 设计 新 型 填 料 用 于 改 善 膜 生 物 反 应 器 中 膜 污 染 提 供 基 础， 同 时， 本 发 明 使 用 无 纸 记 录 仪 对 跨膜压差进行在线监测， 操作程序简单， 便于自动化操作与控制 ；（2） 本发明的无纸记录仪的在线监测相比于每隔一段时间人工记录压力数值提供了操作便利， 同时还可以拥有整个运行过程完整的数据， 为后续分析提供基础。附图说明0014 图 1为本发明的一种研究填料对膜污染改善的膜生。
29、物反应器系统示意图 ；图 2为本发明中所用的隔板的结构示意图 ；图 3为本发明中所用的中空纤维膜组件结构示意图 ；图 4为实施例 1中跨膜压差随时间的变化曲线图。0015 示意图中的标号说明 ： -传统式膜生物反应器 ； -第一复合式膜生物反应器 ； -第 二 复 合 式 膜 生 物 反 应 器 ； 1-储 水 箱 ； 2-平 衡 箱 ； 3-浮 球 阀 ； 4-曝 气 泵 ； 5-中 空 纤 维膜组件 ； 6-隔板 ； 7-悬浮填料 ； 8-压力计 ； 9-抽吸泵 ； 10-出水箱 ； 11-无纸记录仪。具体实施方式说 明 书CN 102642920 A4/5页70016 为进一步了解本发明。
30、的内容， 结合附图对本发明作详细描述。0017 结 合 图 1、 图 2和 图 3， 本 发 明 的 一 种 研 究 填 料 对 膜 污 染 改 善 的 膜 生 物 反 应 器 系 统的 示 意 图 如 图 1所 示， 该 系 统 包 括 传 统 式 膜 生 物 反 应 器 、 第 一 复 合 式 膜 生 物 反 应 器 、 第二 复 合 式 膜 生 物 反 应 器 、 储 水 箱 1、 平 衡 箱 2、 浮 球 阀 3、 曝 气 泵 4、 中 空 纤 维 膜 组 件 5、 隔板 6、 悬浮填料 7、 压力计 8、 抽吸泵 9、 出水箱 10和无纸记录仪 11， 其中 ：储水箱 1的出水口与平。
31、衡箱 2进水口相连接， 平衡箱 2内部设置有浮球阀 3， 浮球阀 3用于控制平衡箱 2中的液 位 与 三 个 膜 生 物 反 应 器 中 的 液 位 齐 平， 该 平 衡 箱 2的 出 水 口 分 别 与 传 统 式 膜 生 物 反 应 器、 第 一 复 合 式 膜 生 物 反 应 器 、 第 二 复 合 式 膜 生 物 反 应 器 相 连 接， 所 述 的 曝 气 泵 4分 别连 接 至 上 述 三 个 膜 生 物 反 应 器 的 底 部， 上 述 的 传 统 式 膜 生 物 反 应 器 、 第 一 复 合 式 膜 生 物反 应 器 和 第 二 复 合 式 膜 生 物 反 应 器 内 部 均。
32、 设 置 有 中 空 纤 维 膜 组 件 5， 中 空 纤 维 膜 组 件5的结构示意图如图 3所示， 该中空纤维膜组件 5出水口与抽吸泵 9相连接， 压力计 8安装于 中 空 纤 维 膜 组 件 5出 水 口 和 抽 吸 泵 9之 间， 压 力 计 8与 无 纸 记 录 仪 11相 连 接， 抽 吸 泵 9的出水口连接至出水箱 10， 本发明中的第一复合式膜生物反应器和第二复合式膜生物反应 器 中 设 置 有 悬 浮 填 料 7， 第 一 复 合 式 膜 生 物 反 应 器 内 的 中 空 纤 维 膜 组 件 5两 端 设 置有带孔的隔板 6， 隔板 6为有机玻璃片， 该有机玻璃片上开设有长。
33、方形的孔， 该隔板 6的结构示意图如图 2所示。0018 下面结合实施例对本发明作进一步的描述。0019 实施例 1本 实 施 例 的 一 种 研 究 填 料 对 膜 污 染 改 善 的 膜 生 物 反 应 器 系 统， 其 储 水 箱 1的 出 水 口 与平衡箱 2进水口通过管道相连接， 储水箱 1中的水通过液位差流入平衡箱 2， 平衡箱 2内部设置有浮球阀 3， 该平衡箱 2的出水口分别与传统式膜生物反应器、 第一复合式膜生物反应器、 第二复合式膜生物反应器相连接， 浮球阀 3用于控制平衡箱 2中的液位与三个膜生 物 反 应 器 中 的 液 位 齐 平 ；曝 气 泵 4分 别 连 接 至 。
34、上 述 三 个 膜 生 物 反 应 器 的 底 部， 通 过 曝 气泵 4对三个膜生物反应器同时曝气， 中空纤维膜组件 5插入上述的传统式膜生物反应器、第 一 复 合 式 膜 生 物 反 应 器 和 第 二 复 合 式 膜 生 物 反 应 器 的 插 槽 内， 中 空 纤 维 膜 组 件 5采用 中 空 纤 维 膜， 膜 孔 径 为 0.03m， 膜 表 面 积 为 0.2m2， 膜 通 量 为 15L/m2h；本 实 施 例 中 的 第一 复 合 式 膜 生 物 反 应 器 和 第 二 复 合 式 膜 生 物 反 应 器 中 设 置 有 悬 浮 填 料 7， 该 悬 浮 填 料7采用规格 1。
35、010mm 的填料， 为圆柱内十字架结构， 比表面积为 1200m2/m3， 填充比例是反应 器 有 效 容 积 的 30%；第 一 复 合 式 膜 生 物 反 应 器 内 的 中 空 纤 维 膜 组 件 5两 端 设 置 有 带 孔的 隔 板 6， 用 于 隔 绝 悬 浮 填 料 7与 膜 表 面 接 触， 隔 板 6为 有 机 玻 璃 片， 厚 度 1mm， 该 有 机 玻 璃片上开设有长方形的孔， 孔间距 9mm；本实施例中中空纤维膜组件 5出水口与抽吸泵 9相连接， 压 力 计 8安 装 于 中 空 纤 维 膜 组 件 5出 水 口 和 抽 吸 泵 9之 间， 压 力 计 8与 无 纸。
36、 记 录 仪 11相连接， 抽吸泵 9的出水口连接至出水箱 10， 通过抽吸泵 9将三个膜生物反应器中的水抽吸出来进入出水箱 10。0020 本 实 施 例 的 一 种 研 究 填 料 对 膜 污 染 改 善 的 膜 生 物 反 应 器 系 统 的 量 化 测 试 方 法， 其步骤为 ：（1） 启 动 膜 生 物 反 应 器 系 统 ： 将 待 处 理 原 水 置 于 储 水 箱 1中， 该 处 理 原 水 的 COD为300mg/L， 在 第 一 复 合 式 膜 生 物 反 应 器 和 第 二 复 合 式 膜 生 物 反 应 器 装 设 30%填 充 比 例的悬浮填料 7， 启动曝气泵 4和。
37、抽吸泵 9， 曝气量控制在 2005L/h， 温度为 202， 采用连说 明 书CN 102642920 A5/5页8续出水， 混合液污泥浓度控制在 5.56.0g/L之间 ；（2） 采集跨膜压差数据 ：待整个膜生物反应器系统启动完成后， 安装在中空纤维膜组件5出水口和抽吸泵 9之间的压力计 8开始检测传统式膜生物反应器、 第一复合式膜生物反应 器 和 第 二 复 合 式 膜 生 物 反 应 器 各 自 内 部 的 中 空 纤 维 膜 组 件 5跨 膜 压 差 信 号， 压 力 计8将 上 述 跨 膜 压 差 信 号 转 换 为 电 信 号 传 送 至 无 纸 记 录 仪 11， 三 个 膜 。
38、生 物 反 应 器 中 膜 两 端 的跨膜压差通过无纸记录仪 11在线监测记录 ；（3） 读取无纸记录仪 11中存储的三个膜生物反应器的跨膜压差数据， 基于累积阻力模型 ：J=P/( Rt)，其 中 ：J 为 膜 通 量， L/(m2h)；P 为 跨 膜 压 差 （TMP） ， Pa； 为 滤 液 黏 度， Pas；Rt为总 阻 力 ；根 据 三 个 膜 生 物 反 应 器 跨 膜 压 差 的 数 据 计 算 出 三 个 膜 生 物 反 应 器 中 各 自 的 膜 阻 力RtCMBR为 7.141012m-1、 RtHMBR为 1.541012m-1、 RtHMBRb为 2.041012m-1。
39、， 其中 RtCMBR为传统式膜生物反应器的膜阻力， RtHMBR为第二复合式膜生物反应器的膜阻力， RtHMBRb为第一复合式膜生物反应器的膜阻力 ；（4） 在传统式膜生物反应器中的跨膜压差达到 30kPa时， 通过累计阻力模型， 根据公式 Rtc=RtHMBR-RtCMBR及 Rcm=RtHMBRb-RtCMBR计算出悬浮填料 7引起的总膜阻力变化 Rtc为 5.61012m-1以 及 悬 浮 填 料 7改 变 污 泥 混 合 液 而 引 起 的 膜 阻 力 变 化 Rcm为 5.11012m-1， 再 根 据 公 式Rtc=Rsc+Rcm计算出悬浮填料 7的冲刷作用引起的膜阻力变化 Rs。
40、c为 0.501012m-1；（5） 根 据 步 骤 （4） 的 结 果， 计 算 悬 浮 填 料 7的 冲 刷 作 用 引 起 的 膜 阻 力 变 化 百 分 比 ：= Rsc100%/ Rtc=9%， 以及悬浮填料 7改变污泥混合液而引起的膜阻力变化百分比 ： =Rcm100%/ Rtc=91%。0021 本 实 施 例 通 过 根 据 跨 膜 压 差 的 变 化， 可 以 将 悬 浮 填 料 7对 膜 污 染 的 影 响 量 化， 具体 如 图 4所 示。 本 发 明 采 用 量 化 的 测 试 方 法， 可 以 针 对 不 同 的 悬 浮 填 料 7都 能 实 现 悬 浮 填料 7对 膜 污 染 的 量 化， 从 而 比 较 不 同 结 构 的 悬 浮 填 料 7在 冲 刷 作 用 和 对 污 泥 混 合 液 作 用 两方 面 对 膜 污 染 改 善 的 贡 献， 通 过 比 较 可 以 优 化 填 料 结 构， 为 设 计 新 型 填 料 用 于 改 善 膜 生 物反应器中膜污染提供基础。说 明 书CN 102642920 A1/2页9图 1图 2图 3说 明 书 附 图CN 102642920 A2/2页10图 4说 明 书 附 图CN 102642920 A10。