膜生物反应器处理工业废水中膜污染及膜过滤特性研究


 

 膜-生物反应器( MBR) 作为一种新型、高效水处理技术,具有结构紧凑、占地面积小,剩余污泥产泥率低、出水水质好,容易自动化控制等优点,被普遍认为是最具发展前景的污水处理和水资源再生利用的技术之一. 但膜污染等难题依旧未能彻底解决,膜污染成为限制MBR 技术推广应用的最大瓶颈.膜污染问题的研究多年来一直是MBR 研究中的热点和焦点. 迄今为止,造成膜污染的各种影响因素得到了广泛的研究,加深了人们对膜污染机制的认识,为膜污染控制策略的成功开发奠定了基础. 概括而言,影响膜污染的各种因素包括膜及膜组件的特性、操作条件或工艺运行条件、污泥混合液性质等. 也有研究者指出膜污染受膜过滤过程的水力条件的影响,这些研究对了解膜污染的影响因素及其防治有着重要的意义. 本研究以MBR 处理制革、印染工业园区混合工业废水的中试试验为基础,针对中试装置运行过程中,对MBR运行早期发生膜污染的机制进行了深入分析,重点对MBR 中膜污染与膜过滤之间的联系进行了深入探讨,探索MBR 在工程化应用早期膜污染的形成机制,以期为膜污染控制提供技术支持.

  试验与分析方法:本试验过程中,主要分析膜组件滤膜前、滤后的水质差异. 其中滤膜前为膜生物反应器内混合液通过定性滤纸过滤后滤液,滤膜后为MBR 的出水. 本研究中分析方法依据文献,COD 采用重铬酸钾法( GB 11914-1989) MLSS MLVSS 采用

重量法( GB 11901-1987) NH +4 -N采用纳氏试剂分光光度法( HJ 535-2009) TN 采用碱性过硫酸钾消解分光光度法( GB /T 11894-1989) TP 采用钼酸铵分光光度法( GB /T 11893-1989) ,其中采用的分光光度计为岛津UV-2450 紫外可见分光光度计. TOC采用岛津TOC-VCS 总有机碳分析仪测定,重金属离子采用美国热电3510 型原子吸收分光光度仪火焰原子吸收法.

  膜污染的成因:根据对膜生物反应器内活性污泥、胶体物质和溶解性有机物对膜污染的影响,假设这3 部分各自独立地产生膜污染,这样总的膜阻力就等于这3 部分产生的膜阻力之和,即:RAS = RSS + Rcol + Rsol( 4)式中,RAS为活性污泥产生的阻力,m 1 ; RSS

为悬浮固体物质产生的阻力,m 1 ; Rcol为胶体物质产生的阻力,m 1 ; Rsol为溶液产生的阻力,m 1 .在试验装置运行至120 d 时,取出膜丝可明显观察到有一层黏性的附着物在膜表面,附着物难以通过水力清洗脱落. 对照固体颗粒悬浮、SMP EPS 表征总量、胶体粒子浓度变化趋势与膜过滤阻力的变化,仅构成膜前清液TOC 组成的胶体粒子比例与膜过滤阻力的变化趋势呈现线性相关,可能是胶体粒子在膜表面的附着,是引起膜污染的主要因素. 因此,在MBR 处理制革、印染工业园区混合废水长期运行过程中,防治膜污染发生,宜防止胶体粒子在膜表面附着沉积为主. 可通过采用混凝进水、增大曝气强度、低通量运行及改变膜材质等措施达到这一目的.

  实验结论: ( 1) 从防治膜污染的角度,膜生物反应器工艺可用于制革、印染工业园区混合废水处理,运行过程中产生轻度膜污染现象. 试验期间,膜过滤阻力上升缓慢,从1. 0 × 1012 m 1 增加至2. 0 × 1012 m 1,膜污染现象可控;( 2) 膜生物反应器处理制革、印染工业园区混合废水时,废水中存在的胶体粒子是引起膜污染现象最主要的原因,胶体粒子通过附着在膜表面,沉积堵塞膜孔而发生膜污染现象.( 3) 虽然MLSSSMP EPS 表征总量变化与跨膜压力和膜阻力变化不存在相关性,不是膜生物反应器处理制革、印染工业园区混合废水过程中引发膜污染现象的主要因素,但在膜生物反应器处理制革、印染废水的实际工程应用中,也应重视MLSSSMP EPS 表征总量变化可能引起的膜污染现象