目前，為了確保鍋爐的水汽質(zhì)量以及抗腐蝕性，必須對鍋爐進(jìn)行定期清洗。檸檬酸就是其中的一種清洗劑。其水溶液對金屬的侵蝕性很小，清洗鍋爐的效果好，安全無毒，工藝簡單，所以它經(jīng)常被應(yīng)用于大型火力發(fā)電廠鍋爐系統(tǒng)的清洗，然而其廢液的處理卻是一個難題。該廢液中的有機(jī)物濃度非常高，COD達(dá)數(shù)萬mg/L，pH為3～4，且排放量大。如此大量的高濃度有機(jī)廢液如果不經(jīng)處理而直接排放，勢必對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。

國內(nèi)外對該廢液的處理研究有很多的方法[1]，但是用膜生物反應(yīng)器來處理的還未見報道。膜生物反應(yīng)器是將膜分離技術(shù)和生物處理技術(shù)直接結(jié)合，用膜組件來代替二沉池，并能將幾乎所有的微生物截留在生物反應(yīng)器中，使其具有處理效率高、出水水質(zhì)好和操作管理容易等優(yōu)點(diǎn)[2～4]。本實驗的目的在于驗證用膜生物反應(yīng)器處理檸檬酸酸洗廢液的可行性，培養(yǎng)與馴化出適合該廢水的活性污泥，使其達(dá)到理想的分離效果。

1  實驗裝置與工藝參數(shù)

1.1 實驗裝置

實驗裝置（自行設(shè)計研制）如圖1所示。其中反應(yīng)器的有效容積為100 L。本實驗裝置由生物反應(yīng)器和超濾膜組件兩部分組成：廢水由水箱頂部平穩(wěn)進(jìn)入生物反應(yīng)器中，在好氧條件下，廢水中的有機(jī)物被微生物降解，去除廢水中的大部分有機(jī)物，然后由泵增壓進(jìn)入膜組件，在壓力的作用下，透過液成為系統(tǒng)的出水，其中的大分子物質(zhì)、活性污泥被膜截留后，回流至生物反應(yīng)器中。系統(tǒng)的出水流量由調(diào)節(jié)閥控制。在生物反應(yīng)器中，曝氣頭設(shè)置于反應(yīng)器的底部，由空壓機(jī)提供氧氣。氣體的流量由氣體流量計調(diào)節(jié)。

實驗裝置的運(yùn)行參數(shù)：（1）HRT為12 h；（2）曝氣量為0.8～1.0 m3/h

1.空氣壓縮機(jī)；2.曝氣頭；3.生物反應(yīng)器；4.污泥泵；5，6，7，12.閥門；8，9.壓力表；10.超濾膜組件；11.流量計；13.反沖洗泵；14.清水箱

圖１　膜生物反應(yīng)器工藝流程

1.2 實驗用膜

實驗用的膜組件采用大連化學(xué)物理研究所研制的聚砜中空纖維超濾膜。其有效面積2 m2，切割分子質(zhì)量為30000。最高工作壓力為0.2 MPa。

1.3 實驗水質(zhì)

實驗用水模擬檸檬酸酸洗廢水和生活污水混合配制。

（1）生活污水水質(zhì)：

生活污水采用人工模擬配水，由磷酸二氫鉀、蔗糖、尿素、淀粉、硫酸銅、氯化鈣等配制而成。水質(zhì)大致為：COD 300～400 mg/L，pH 6.5～8.0，NH3-N 4～6 mg/L，TC 38～44 mg/L，TN 6～8 mg/L

（2）檸檬酸廢水水質(zhì)：

本實驗的廢水是模擬實際酸洗工藝，以5%的檸檬酸，同時加入緩蝕劑及碳鋼腐蝕物，控制溫度80～100 ℃，直到其濃度恒定為止。水質(zhì)分析如表1所示。

1.4 分析項目和測試方法

COD、BOD5、MLSS等均按標(biāo)準(zhǔn)方法測定；pH采用的是PHS數(shù)顯酸度計進(jìn)行測定；Fe采用的是鄰二氮菲分光光度法測定；P采用的是鉬銻抗分光光度法測定；TC、TN用Micro N/C 2000總有機(jī)碳測定儀。

2  實驗內(nèi)容與結(jié)果分析

2.1系統(tǒng)對COD的去除效果及MLSS的變化

2.1.1系統(tǒng)對COD的去除效果

通過測定實驗中的原水、生物反應(yīng)器中的上清液（混合液靜沉過濾后）和膜組件出水的COD濃度變化，考察系統(tǒng)對COD的去除率，結(jié)果如圖所示2。

從圖中系統(tǒng)進(jìn)水、生物反應(yīng)器的上清液以及膜出水的COD可以看出，運(yùn)行期間，廢水的COD值變化較大，在875.5～3150.0 mg/L之間變動，但是出水的COD值都小于100 mg/L，去除率達(dá)到92%以上，沒有受到進(jìn)水濃度變化的影響，說明系統(tǒng)運(yùn)行較穩(wěn)定，沖擊負(fù)荷對出水中的COD沒有影響。

系統(tǒng)中COD的去除主要是靠生物反應(yīng)器中的微生物的降解來實現(xiàn)的，活性污泥對之起到了很重要的作用。而膜對廢水中的有機(jī)物的截留彌補(bǔ)了生物反應(yīng)器處理的不穩(wěn)定性，對生物反應(yīng)器的處理效果起到了強(qiáng)化作用：①超濾膜組件的攔截作用使生物反應(yīng)器中的污泥保持較高的濃度，提高了生物反應(yīng)器中的生化反應(yīng)速度和程度。②膜組件截留了廢水中的可溶性大分子物質(zhì)，使這些物質(zhì)能在生物反應(yīng)器中被微生物充分降解，提高出水水質(zhì)。

2.1.2 MLSS的變化

在膜生物反應(yīng)器中，由于超濾膜組件的攔截作用使得污泥沒有發(fā)生流失。隨著實驗的運(yùn)行，系統(tǒng)中的污泥濃度不斷的增加。污泥濃度隨時間的變化如圖3所示。系統(tǒng)中污泥濃度增加，粘度也隨之增加，但是不影響系統(tǒng)的處理效果。

2.2系統(tǒng)對氨氮的處理效果

在膜生物反應(yīng)器中，由于膜的截留使得微生物全部停留在生物反應(yīng)器中，污泥沒有發(fā)生流失。而且污泥齡長，硝化細(xì)菌濃度高，溶解氧充足，有利于硝化細(xì)菌的生長與繁殖，因此，系統(tǒng)對氨氮的去除率高。圖4表示了本系統(tǒng)進(jìn)水、上清液和膜出水的氨氮濃度隨時間的變化情況以及系統(tǒng)對氨氮的去除率。由圖可以看出：氨氮的去除主要是靠生物降解來

實現(xiàn)的，而膜對氨氮的去除貢獻(xiàn)不大。因為氨氮在水中是以水和氨離子形式存在的，屬于小分子物質(zhì)，可以穿過膜孔進(jìn)入到出水中，使得出水中的氨氮接近上清液中氨氮的值。但是，膜的分離作用強(qiáng)化了系統(tǒng)的處理效果，使得系統(tǒng)對氨氮的去除率達(dá)到了96%以上。

　
2.3系統(tǒng)對SS的去除效果

膜生物反應(yīng)器對懸浮物SS有很好的去除率�；旌弦褐械念w粒物被膜高效截留無法通過膜孔，出水中的SS檢測基本為零。

2.4 膜的清洗

隨著系統(tǒng)的運(yùn)行，膜污染也越來越重，膜的顏色也發(fā)生了很大的變化，從白色逐漸加深成為淺黃色，系統(tǒng)的透水量也減少了，所以應(yīng)該采用有效的清洗方法，部分恢復(fù)膜通量，延長膜的使用壽命。本實驗采用的是物理清洗和化學(xué)清洗相結(jié)合的方法。

（1）物理清洗  用清水從膜的濾出液側(cè)進(jìn)行反沖，使附著在膜表面的沉泥、絮狀物或膜孔中的污染物脫落，沖洗到無污染物流出為止。反沖洗可以使膜的通量恢復(fù)到原來的80%左右。

（2）化學(xué)清洗 膜運(yùn)行一段時間以后，污染就會加劇，顏色變黃，采用單純的反沖洗是不夠的，必須加之有效的化學(xué)清洗。本實驗采用1%的NaClO溶液浸泡16 h后，用清水沖洗；再用1%的NaOH溶液浸泡5 h后，用清水沖洗。化學(xué)清洗后膜的通量恢復(fù)效果如圖5所示。

3  結(jié)  論

（1）實驗表明，膜生物反應(yīng)器對檸檬酸酸洗廢水有較好的去除效果。在HRT為12 h的條件下，膜生物反應(yīng)器對COD去除率可基本穩(wěn)定在92%以上，氨氮的去除率可高達(dá)96%以上，出水無懸浮物，清澈透明，無異味。

（2）膜長期運(yùn)行會產(chǎn)生污染，采用物理清洗和化學(xué)清洗相結(jié)合的清洗方法，可以使膜通量恢復(fù)到理想的效果。用1%的NaClO溶液和1%的NaOH溶液浸泡以后，膜通量可恢復(fù)到120%。

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”