MBR 是將高效膜分離作用和生物反應(yīng)器的生物降解作用集于一體的水處理技術(shù)，使用膜組件替代傳統(tǒng)活性污泥法中的沉淀池實現(xiàn)泥水分離［1］。MBR 工藝出水水質(zhì)穩(wěn)定、安全性高、出水中細菌和病菌去除率高、無污泥膨脹、占地面積小、運行管理簡單［2］。MBR 中所用的膜組件分為有機膜和無機膜，其中無機膜比有機膜具有耐高溫、耐有機溶劑、耐酸堿、抗微生物腐蝕、剛性及機械強度好、孔徑均勻、不老化、壽命長、可再生等優(yōu)點，在水處理特別是工業(yè)廢水處理領(lǐng)域中，無機膜具有更廣泛的應(yīng)用前景［3-8］。

己內(nèi)酰胺生產(chǎn)廢水( 簡稱廢水) 是一種難處理的石油化工廢水，主要污染物包括苯、甲苯、有機酸、環(huán)己酮、環(huán)己烷、環(huán)己酮肟、氨氮等，傳統(tǒng)的A /O工藝難以達到有效、穩(wěn)定的處理效果。

本研究將無機陶瓷膜分離裝置用于MBR 的膜分離工藝，對廢水進行處理，探討了廢水經(jīng)A /O 工藝處理后，再經(jīng)無機陶瓷膜進行泥水分離的效果，以及運行過程中膜通量的衰減情況和污染膜的清洗與恢復(fù)情況。

1 實驗部分

1．1 試劑和實驗裝置

氫氧化鈉、鹽酸為工業(yè)純; 其他所用試劑均為化學(xué)純。

MF0．4 /06-00A 型無機陶瓷膜分離裝置: 湖南恒輝環(huán)保實業(yè)有限公司，其中膜管表面用于分離的材料為二氧化鋯微孔材料，膜管支撐體為氧化鋁陶瓷，膜通道37 個，通道直徑3．6 mm，膜孔徑0．2 μm，膜管外徑41 mm，有效膜面積0．428 m2。

1．2 實驗流程

廢水取自某己內(nèi)酰胺生產(chǎn)廠，廢水MBR 處理流程見圖1。廢水在集水池中匯集后由泵打入?yún)捬醭睾秃醚醭刂羞M行A /O 生物處理，然后廢水流入初沉池中進行初步沉淀以降低廢水中的懸浮物質(zhì)量濃度，初沉池出來的廢水中懸浮物質(zhì)量濃度為15 ～30 mg /L，COD 為200 ～ 450 mg /L。將廢水引入無機陶瓷膜分離裝置進行泥水分離，出水可達標(biāo)排放，濃縮液通過泵回流入A /O 流程繼續(xù)處理。

圖1 廢水的MBR 處理流程

無機陶瓷膜運行一段時間后會被污染，需要進行清洗。可將無機陶瓷膜分離裝置的出水閥門關(guān)閉，用清水或配置的溶液在裝置中高速運行，對膜管上的污染物進行清洗，清洗時間為2 h。

1．3 分析方法

采用重鉻酸鉀法測定COD［9］; 采用重量法測定懸浮物質(zhì)量濃度［10］。

2 結(jié)果與討論

2．1 無機陶瓷膜分離裝置的分離效果

采用無機陶瓷膜分離裝置對初沉池出來的廢水進行處理，共運行10 d。在膜壓差為0．07 MPa的條件下，無機陶瓷膜分離裝置對廢水中懸浮物質(zhì)量濃度和COD 的去除效果見圖2 和圖3。

由圖2 可見: 經(jīng)無機陶瓷膜分離裝置處理后廢水中懸浮物的質(zhì)量濃度明顯下降，廢水中懸浮物的去除率達90% 以上; 裝置運行穩(wěn)定后，出水中懸浮物質(zhì)量濃度達1 mg /L 以下。由圖3 可見: 實驗開始的前2 天，無機陶瓷膜沒有適應(yīng)廢水中所含污染物分子的大小，廢水的COD 去除效果不佳; 隨著累計處理時間的增加，無機陶瓷膜孔隙間逐漸聚集微小顆粒，過濾系統(tǒng)逐漸由微濾向納濾轉(zhuǎn)化，出水COD 趨于穩(wěn)定，COD 小于100 mg /L，COD 去除率高于70%。

2．2 膜通量的衰減

無機陶瓷膜分離裝置的過濾形式為錯流式過濾，其過濾原理示意見圖4。

圖4 無機陶瓷膜分離裝置的過濾原理示意

廢水在膜管內(nèi)高速流動，在膜管兩端壓力的驅(qū)動下，含小分子組分的澄清滲透液從膜管的側(cè)表面透過膜，含大分子組分的混濁濃縮液被膜截流，回流到A /O 流程。無機陶瓷膜分離裝置的跨膜壓差對廢水在膜管內(nèi)的錯流流量和膜通量的影響見表1。由表1 可見，膜管兩端的跨膜壓差越大，廢水在膜管中的錯流流量越大，而膜管側(cè)表面的膜通量越小。這是因為，廢水在高速流動的情況下，流速越大，與流速垂直方向的滲透量越小。

表1 跨膜壓差對廢水在膜管內(nèi)的錯流流量和膜通量的影響

在跨膜壓差為0．03 MPa 時，懸浮物質(zhì)量濃度對膜通量的影響見圖5。由圖5 可見: 懸浮物質(zhì)量濃度較高時，膜通量隨時間延長而快速下降，并在快速下降一段時間后逐步趨于穩(wěn)定; 懸浮物質(zhì)量濃度較低時，隨時間延長膜通量下降較小。這是因為，懸浮物質(zhì)量濃度較高時，膜管出水穩(wěn)定后通量非常低甚至發(fā)生堵塞，濾餅層迅速形成，使膜孔堵塞，同時廢水的黏度較大，致使膜通量快速下降。在實際的工藝運行中，可通過改善初沉池的沉淀效果，降低懸浮物質(zhì)量濃度，從而提高膜通量。

在懸浮物質(zhì)量濃度為25．06 mg /L 的條件下，跨膜壓差對膜通量的影響見圖6。由圖6 可見: 當(dāng)跨膜壓差較小時，錯流流量不高，初始膜通量較高，但初期膜通量下降很快，后期膜通量下降趨緩，但仍較難獲得穩(wěn)定的膜通量; 當(dāng)跨膜壓差較大時，錯流流量較高，雖然初始膜通量較低，但膜通量下降較小，最終膜通量維持在某一定值上下略有波動，比較符合裝置長周期運行所需要的條件。

2．3 污染膜的清洗和膜通量的恢復(fù)

無機陶瓷膜分離裝置運行一段時間后，污染膜通量為41．6 L /( m2·h) 。在跨膜壓差為0．03 MPa的條件下，用清水反沖洗后膜通量上升至65．1L /( m2·h) ，膜通量恢復(fù)率為27．9%; 用HCl 溶液( pH 為1) 清洗后膜通量上升至113．2 L /( m2·h) ，膜通量恢復(fù)率為48．4%; 用質(zhì)量分數(shù)為5 % 的NaOH 溶液清洗后膜通量上升至208．7 L /( m2·h) ，膜通量恢復(fù)率為89．3 %，且隨清洗時間延長，膜通量幾乎能夠完全恢復(fù)。這是因為，NaOH 溶液主要可清除油脂、蛋白質(zhì)、藻類等生物污染和膠體污染及大多數(shù)的有機物污染［11］，而己內(nèi)酰胺生產(chǎn)廢水主要含有較多的生物菌團和有機膠體等物質(zhì)，故用NaOH 溶液清洗污染膜的效果最好。

3 結(jié)論

a) 采用無機陶瓷膜分離裝置對己內(nèi)酰胺生產(chǎn)廢水處理工藝中的初沉池出水進行處理，發(fā)現(xiàn)無機陶瓷膜分離裝置能有效去除廢水中的懸浮物和COD。懸浮物去除率達90%以上，出水懸浮物質(zhì)量濃度在1 mg /L 以下; COD 去除率為70% 以上，出水COD 在100 mg /L 以下。

b) 無機陶瓷膜分離裝置的跨膜壓差越大，廢水在膜管中的錯流流量越大，膜管側(cè)表面的膜通量越小。懸浮物質(zhì)量濃度較高時，膜通量快速下降; 懸浮物質(zhì)量濃度較低時，膜通量下降幅度較小。

c) 采用質(zhì)量分數(shù)為5%的NaOH 溶液能對無機陶瓷膜分離裝置的污染膜進行有效清洗，膜通量恢復(fù)率可達89．3%。

參考文獻

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［9］中國環(huán)境監(jiān)測總站．GB11914—89 COD 測定重鉻酸鹽法［S］．北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社， 1989．

［10］原國家環(huán)境保護局．GB11901—89 水質(zhì)懸浮物的測定重量法［S］．北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社， 1989．

［11］劉俊，周元祥，湯麗華，等．無機陶瓷膜處理生活污水中膜污染與清洗研究［J］．安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2007， 15( 3) : 57-60．

［作者簡介］王美蘭(1979—) ，女，湖南省攸縣人，碩士生，講師，主要從事化工廢水處理的相關(guān)科研與教學(xué)工作。
 
 　

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