目(mu)前，為了確保鍋爐(lu)的(de)水汽(qi)質(zhi)量以及(ji)抗(kang)腐蝕性，必須對(dui)鍋爐(lu)進行定期清(qing)(qing)洗(xi)。檸檬(meng)酸(suan)就是其中(zhong)的(de)一種清(qing)(qing)洗(xi)劑。其水溶液(ye)對(dui)金(jin)屬的(de)侵(qin)蝕性很(hen)小，清(qing)(qing)洗(xi)鍋爐(lu)的(de)效(xiao)果(guo)好，安(an)全無(wu)毒，工(gong)藝簡單，所以它經常被應用于大型火力發(fa)電(dian)廠鍋爐(lu)系(xi)統的(de)清(qing)(qing)洗(xi)，然而其廢(fei)液(ye)的(de)處(chu)理卻是一個難題(ti)。該廢(fei)液(ye)中(zhong)的(de)有(you)機物濃(nong)度非常高(gao)，COD達數(shu)萬mg/L，pH為3～4，且排放量大。如此大量的(de)高(gao)濃(nong)度有(you)機廢(fei)液(ye)如果(guo)不經處(chu)理而直接(jie)排放，勢(shi)必對(dui)環境造成嚴重的(de)污染。

國內(nei)外(wai)對該廢液的(de)(de)(de)處(chu)理(li)(li)(li)研究有很多的(de)(de)(de)方法(fa)[1]，但是用膜(mo)生(sheng)物(wu)反應(ying)器(qi)來處(chu)理(li)(li)(li)的(de)(de)(de)還未見(jian)報(bao)道。膜(mo)生(sheng)物(wu)反應(ying)器(qi)是將膜(mo)分離技術(shu)和生(sheng)物(wu)處(chu)理(li)(li)(li)技術(shu)直接結合(he)(he)，用膜(mo)組件來代替(ti)二沉池(chi)，并能將幾乎所(suo)有的(de)(de)(de)微生(sheng)物(wu)截留在(zai)(zai)生(sheng)物(wu)反應(ying)器(qi)中(zhong)，使其具有處(chu)理(li)(li)(li)效(xiao)率高(gao)、出(chu)水水質好(hao)和操作管理(li)(li)(li)容(rong)易等(deng)優(you)點[2～4]。本實驗(yan)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)在(zai)(zai)于(yu)驗(yan)證用膜(mo)生(sheng)物(wu)反應(ying)器(qi)處(chu)理(li)(li)(li)檸檬酸酸洗廢液的(de)(de)(de)可行性(xing)，培養與(yu)馴化出(chu)適(shi)合(he)(he)該廢水的(de)(de)(de)活性(xing)污泥，使其達到理(li)(li)(li)想(xiang)的(de)(de)(de)分離效(xiao)果(guo)。

1  實驗裝(zhuang)置與(yu)工(gong)藝參數

1.1 實驗裝置

實驗(yan)裝(zhuang)置（自行(xing)設計研制(zhi)）如圖1所示。其中(zhong)反(fan)應器(qi)(qi)的(de)有效容積為100 L。本實驗(yan)裝(zhuang)置由(you)(you)生(sheng)物(wu)反(fan)應器(qi)(qi)和超濾膜組(zu)件(jian)(jian)兩部分(fen)組(zu)成(cheng)(cheng)：廢水由(you)(you)水箱頂部平穩進入生(sheng)物(wu)反(fan)應器(qi)(qi)中(zhong)，在(zai)好氧(yang)條件(jian)(jian)下，廢水中(zhong)的(de)有機(ji)(ji)物(wu)被微生(sheng)物(wu)降解(jie)，去除廢水中(zhong)的(de)大(da)部分(fen)有機(ji)(ji)物(wu)，然(ran)后由(you)(you)泵增(zeng)壓進入膜組(zu)件(jian)(jian)，在(zai)壓力(li)的(de)作用下，透過液成(cheng)(cheng)為系統(tong)的(de)出(chu)水，其中(zhong)的(de)大(da)分(fen)子物(wu)質、活性污(wu)泥(ni)被膜截留后，回流(liu)至生(sheng)物(wu)反(fan)應器(qi)(qi)中(zhong)。系統(tong)的(de)出(chu)水流(liu)量(liang)(liang)(liang)由(you)(you)調(diao)節(jie)(jie)閥控制(zhi)。在(zai)生(sheng)物(wu)反(fan)應器(qi)(qi)中(zhong)，曝氣頭設置于反(fan)應器(qi)(qi)的(de)底部，由(you)(you)空壓機(ji)(ji)提供氧(yang)氣。氣體的(de)流(liu)量(liang)(liang)(liang)由(you)(you)氣體流(liu)量(liang)(liang)(liang)計調(diao)節(jie)(jie)。

實驗裝置的運行參(can)數：（1）HRT為(wei)12 h；（2）曝(pu)氣量為(wei)0.8～1.0 m3/h

1.空氣壓縮機；2.曝氣頭；3.生物(wu)反(fan)應器；4.污泥(ni)泵(beng)；5，6，7，12.閥門；8，9.壓力表；10.超濾膜組件(jian)；11.流量計；13.反(fan)沖洗泵(beng)；14.清(qing)水箱

圖１　膜(mo)生物反應(ying)器工(gong)藝流程

1.2 實驗用膜

實(shi)驗用的(de)膜組件采(cai)用大連化學物理研(yan)究所研(yan)制的(de)聚砜中空纖維超(chao)濾膜。其有效(xiao)面(mian)積2 m2，切割(ge)分(fen)子(zi)質量為(wei)30000。最(zui)高(gao)工作(zuo)壓力為(wei)0.2 MPa。

1.3 實驗水質

實驗用水(shui)(shui)模擬(ni)檸檬(meng)酸酸洗(xi)廢水(shui)(shui)和(he)生活污水(shui)(shui)混(hun)合配制。

（1）生活污(wu)水水質：

生(sheng)活污水采用人工模擬配水，由磷酸(suan)二氫鉀、蔗糖(tang)、尿素、淀粉、硫酸(suan)銅、氯化(hua)鈣等配制(zhi)而成。水質大(da)致(zhi)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(ning)檬酸廢水水質(zhi)：

本(ben)實(shi)驗的(de)廢水是模擬(ni)實(shi)際(ji)酸洗工藝，以(yi)5%的(de)檸檬酸，同時加入緩蝕劑及碳鋼腐蝕物，控制溫度80～100 ℃，直到(dao)其濃度恒定(ding)為(wei)止。水質(zhi)分析如(ru)表1所示。

1.4 分析項目(mu)和測試方法

COD、BOD5、MLSS等均按(an)標準(zhun)方法測定(ding)；pH采(cai)(cai)用的是PHS數顯酸度(du)計(ji)進行測定(ding)；Fe采(cai)(cai)用的是鄰二氮(dan)菲分光(guang)光(guang)度(du)法測定(ding)；P采(cai)(cai)用的是鉬銻抗分光(guang)光(guang)度(du)法測定(ding)；TC、TN用Micro N/C 2000總(zong)有機(ji)碳測定(ding)儀(yi)。

2  實驗內(nei)容與結果(guo)分析

2.1系統對(dui)COD的去(qu)除效(xiao)果及MLSS的變(bian)化

2.1.1系統對COD的(de)去除效果

通過(guo)測定實驗中的原水、生物(wu)反(fan)應器中的上清液(ye)（混合液(ye)靜沉(chen)過(guo)濾(lv)后(hou)）和膜組件出(chu)水的COD濃度變(bian)化，考察(cha)系統對COD的去(qu)除率，結果如(ru)圖(tu)所示2。

從圖中系(xi)統進水(shui)(shui)、生物(wu)反應(ying)器(qi)的(de)(de)(de)上(shang)(shang)清液以及(ji)膜(mo)出水(shui)(shui)的(de)(de)(de)COD可以看出，運行(xing)期間(jian)，廢(fei)水(shui)(shui)的(de)(de)(de)COD值變(bian)化(hua)較(jiao)大，在875.5～3150.0 mg/L之間(jian)變(bian)動，但是出水(shui)(shui)的(de)(de)(de)COD值都小于100 mg/L，去除率達到92%以上(shang)(shang)，沒有(you)受(shou)到進水(shui)(shui)濃(nong)度變(bian)化(hua)的(de)(de)(de)影響，說明系(xi)統運行(xing)較(jiao)穩定，沖(chong)擊負荷對出水(shui)(shui)中的(de)(de)(de)COD沒有(you)影響。

系(xi)統中(zhong)(zhong)COD的(de)去除主要(yao)是靠生(sheng)物(wu)(wu)(wu)反應器(qi)中(zhong)(zhong)的(de)微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)的(de)降解來(lai)實現(xian)的(de)，活(huo)性(xing)污泥對(dui)之(zhi)起到了(le)很重要(yao)的(de)作(zuo)用(yong)。而膜對(dui)廢水(shui)中(zhong)(zhong)的(de)有(you)機物(wu)(wu)(wu)的(de)截留彌補了(le)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)反應器(qi)處(chu)理的(de)不穩定性(xing)，對(dui)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)反應器(qi)的(de)處(chu)理效(xiao)果起到了(le)強(qiang)化(hua)作(zuo)用(yong)：①超濾膜組(zu)件的(de)攔截作(zuo)用(yong)使(shi)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)反應器(qi)中(zhong)(zhong)的(de)污泥保持較(jiao)高的(de)濃度(du)(du)，提高了(le)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)反應器(qi)中(zhong)(zhong)的(de)生(sheng)化(hua)反應速(su)度(du)(du)和(he)程度(du)(du)。②膜組(zu)件截留了(le)廢水(shui)中(zhong)(zhong)的(de)可溶性(xing)大分子物(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)，使(shi)這些物(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)能在生(sheng)物(wu)(wu)(wu)反應器(qi)中(zhong)(zhong)被微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)充(chong)分降解，提高出(chu)水(shui)水(shui)質(zhi)(zhi)。

2.1.2 MLSS的變化

在膜(mo)生(sheng)物反應器中，由于(yu)超濾膜(mo)組件的攔截作用使得污(wu)泥沒有發(fa)生(sheng)流失。隨(sui)著實(shi)驗的運(yun)行，系(xi)統(tong)中的污(wu)泥濃度不斷的增(zeng)加。污(wu)泥濃度隨(sui)時間的變化(hua)如圖(tu)3所示。系(xi)統(tong)中污(wu)泥濃度增(zeng)加，粘度也隨(sui)之增(zeng)加，但是不影響系(xi)統(tong)的處理效果。

2.2系統對(dui)氨氮的處(chu)理效果

在膜生物反應器(qi)中，由(you)于膜的(de)截留(liu)使(shi)得微(wei)生物全部停(ting)留(liu)在生物反應器(qi)中，污泥沒(mei)有(you)(you)發生流(liu)失。而且污泥齡長，硝化(hua)細菌濃度(du)高，溶解氧充(chong)足，有(you)(you)利于硝化(hua)細菌的(de)生長與繁殖，因(yin)此(ci)，系(xi)統(tong)對氨(an)氮的(de)去(qu)除率(lv)高。圖4表(biao)示了本系(xi)統(tong)進水、上(shang)清(qing)液和膜出水的(de)氨(an)氮濃度(du)隨時間的(de)變(bian)化(hua)情(qing)況以及系(xi)統(tong)對氨(an)氮的(de)去(qu)除率(lv)。由(you)圖可以看出：氨(an)氮的(de)去(qu)除主要是(shi)靠生物降解來

實現(xian)的，而(er)膜對氨氮(dan)的去除貢獻不大(da)。因為氨氮(dan)在(zai)(zai)水中(zhong)是(shi)以(yi)(yi)水和氨離子形式存在(zai)(zai)的，屬(shu)于小分(fen)子物質，可以(yi)(yi)穿過(guo)膜孔進入(ru)到出(chu)水中(zhong)，使得(de)出(chu)水中(zhong)的氨氮(dan)接近上(shang)清液中(zhong)氨氮(dan)的值。但(dan)是(shi)，膜的分(fen)離作用(yong)強化了系(xi)統的處理效果，使得(de)系(xi)統對氨氮(dan)的去除率達到了96%以(yi)(yi)上(shang)。

　
2.3系統(tong)對(dui)SS的去(qu)除效果

膜生物反(fan)應(ying)器對懸浮物SS有很好的去(qu)除率。混合液中的顆粒物被(bei)膜高(gao)效截(jie)留無法(fa)通過膜孔，出水中的SS檢測基本為零(ling)。

2.4 膜的清洗

隨著(zhu)系(xi)統的運行(xing)，膜(mo)污染也越(yue)來(lai)越(yue)重，膜(mo)的顏(yan)色也發生了很大的變化，從(cong)白色逐漸(jian)加深(shen)成為淺黃色，系(xi)統的透水量也減少了，所以應(ying)該采用(yong)有效的清洗方法(fa)，部(bu)分恢復膜(mo)通量，延(yan)長膜(mo)的使(shi)用(yong)壽命(ming)。本(ben)實驗采用(yong)的是物理清洗和化學(xue)清洗相結(jie)合的方法(fa)。

（1）物理清洗(xi)  用清水(shui)從膜(mo)的濾出液側進行反沖，使附著(zhu)在膜(mo)表面的沉(chen)泥、絮狀(zhuang)物或膜(mo)孔中的污(wu)染物脫落，沖洗(xi)到無污(wu)染物流(liu)出為止(zhi)。反沖洗(xi)可(ke)以(yi)使膜(mo)的通量恢復到原來的80%左右。

（2）化學清(qing)(qing)洗(xi) 膜運行一段(duan)時間以后(hou)，污染就會加劇，顏(yan)色變黃，采(cai)用(yong)單純的反沖(chong)(chong)洗(xi)是不(bu)夠的，必須加之(zhi)有效的化學清(qing)(qing)洗(xi)。本實驗采(cai)用(yong)1%的NaClO溶液(ye)浸泡16 h后(hou)，用(yong)清(qing)(qing)水沖(chong)(chong)洗(xi)；再(zai)用(yong)1%的NaOH溶液(ye)浸泡5 h后(hou)，用(yong)清(qing)(qing)水沖(chong)(chong)洗(xi)。化學清(qing)(qing)洗(xi)后(hou)膜的通量恢復效果(guo)如圖5所(suo)示。

3  結  論

（1）實驗表明，膜(mo)生(sheng)物反(fan)應器對檸檬酸酸洗廢水有(you)較好的(de)去除(chu)效果。在HRT為12 h的(de)條件下，膜(mo)生(sheng)物反(fan)應器對COD去除(chu)率可基本穩定在92%以上，氨氮的(de)去除(chu)率可高達96%以上，出水無(wu)懸浮物，清澈透明，無(wu)異(yi)味(wei)。

（2）膜(mo)長期運行會(hui)產生(sheng)污染(ran)，采用(yong)物理(li)清洗(xi)和化學清洗(xi)相結合的清洗(xi)方法(fa)，可(ke)以(yi)使膜(mo)通量(liang)恢(hui)(hui)復到理(li)想的效果(guo)。用(yong)1%的NaClO溶液和1%的NaOH溶液浸泡以(yi)后，膜(mo)通量(liang)可(ke)恢(hui)(hui)復到120%。

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