MBR 是將高(gao)效膜分離作用和(he)生物(wu)反應(ying)器的(de)生物(wu)降解作用集于一體的(de)水(shui)(shui)處理技(ji)術(shu)，使用膜組件(jian)替代傳統活性(xing)污泥法中的(de)沉淀池實(shi)現(xian)泥水(shui)(shui)分離［1］。MBR 工(gong)藝出水(shui)(shui)水(shui)(shui)質(zhi)穩定、安全性(xing)高(gao)、出水(shui)(shui)中細(xi)菌(jun)和(he)病菌(jun)去除率高(gao)、無(wu)污泥膨脹、占地面積小(xiao)、運(yun)行管理簡(jian)單［2］。MBR 中所用的(de)膜組件(jian)分為有機(ji)膜和(he)無(wu)機(ji)膜，其(qi)中無(wu)機(ji)膜比(bi)有機(ji)膜具有耐高(gao)溫、耐有機(ji)溶劑、耐酸堿、抗微生物(wu)腐蝕、剛性(xing)及機(ji)械強度好、孔徑均(jun)勻、不(bu)老化、壽命長、可再生等優點(dian)，在水(shui)(shui)處理特別(bie)是工(gong)業廢水(shui)(shui)處理領域(yu)中，無(wu)機(ji)膜具有更廣泛(fan)的(de)應(ying)用前景［3-8］。

己(ji)(ji)內酰胺生產廢(fei)(fei)水( 簡(jian)稱(cheng)廢(fei)(fei)水) 是(shi)一種難處理(li)的石(shi)油化(hua)工廢(fei)(fei)水，主要污染(ran)物包括苯、甲苯、有機酸、環己(ji)(ji)酮(tong)、環己(ji)(ji)烷、環己(ji)(ji)酮(tong)肟、氨氮等，傳統的A /O工藝難以達到有效(xiao)、穩定的處理(li)效(xiao)果。

本研(yan)究將無機陶瓷膜分(fen)離(li)(li)裝置用于MBR 的(de)(de)膜分(fen)離(li)(li)工(gong)藝(yi)，對廢(fei)水進行(xing)處理，探討了廢(fei)水經(jing)A /O 工(gong)藝(yi)處理后，再(zai)經(jing)無機陶瓷膜進行(xing)泥水分(fen)離(li)(li)的(de)(de)效果，以(yi)及運行(xing)過程(cheng)中(zhong)膜通量的(de)(de)衰減情(qing)況和污染膜的(de)(de)清洗與恢(hui)復情(qing)況。

1 實驗部分

1．1 試劑和實(shi)驗裝置

氫氧化鈉、鹽酸為(wei)工業純(chun); 其他所用(yong)試劑(ji)均為(wei)化學純(chun)。

MF0．4 /06-00A 型無機陶瓷膜(mo)分(fen)離(li)(li)裝置: 湖(hu)南恒輝環保實業有(you)(you)限公司，其中膜(mo)管表面用于分(fen)離(li)(li)的材料(liao)為二氧化鋯微孔材料(liao)，膜(mo)管支撐體為氧化鋁陶瓷，膜(mo)通道(dao)37 個，通道(dao)直徑3．6 mm，膜(mo)孔徑0．2 μm，膜(mo)管外(wai)徑41 mm，有(you)(you)效膜(mo)面積0．428 m2。

1．2 實驗流程(cheng)

廢(fei)(fei)(fei)水(shui)取自(zi)某己內酰胺(an)生(sheng)產(chan)廠，廢(fei)(fei)(fei)水(shui)MBR 處理(li)流(liu)程(cheng)見圖1。廢(fei)(fei)(fei)水(shui)在集水(shui)池(chi)中(zhong)(zhong)(zhong)匯集后(hou)由泵打入(ru)厭(yan)氧(yang)池(chi)和好氧(yang)池(chi)中(zhong)(zhong)(zhong)進行(xing)(xing)A /O 生(sheng)物處理(li)，然后(hou)廢(fei)(fei)(fei)水(shui)流(liu)入(ru)初沉池(chi)中(zhong)(zhong)(zhong)進行(xing)(xing)初步沉淀以降低廢(fei)(fei)(fei)水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)的懸(xuan)浮物質量(liang)濃(nong)度，初沉池(chi)出來的廢(fei)(fei)(fei)水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)懸(xuan)浮物質量(liang)濃(nong)度為15 ～30 mg /L，COD 為200 ～ 450 mg /L。將(jiang)廢(fei)(fei)(fei)水(shui)引入(ru)無機陶瓷膜分(fen)離裝(zhuang)置(zhi)進行(xing)(xing)泥水(shui)分(fen)離，出水(shui)可(ke)達(da)標排放，濃(nong)縮液通過泵回(hui)流(liu)入(ru)A /O 流(liu)程(cheng)繼續處理(li)。

圖(tu)1 廢(fei)水(shui)的MBR 處理流程

無機(ji)陶瓷(ci)(ci)膜運行一(yi)段時(shi)間后會被污(wu)染，需要進(jin)行清洗(xi)。可(ke)將無機(ji)陶瓷(ci)(ci)膜分離裝置(zhi)的出水閥門關閉，用清水或配置(zhi)的溶液(ye)在裝置(zhi)中高速運行，對膜管上的污(wu)染物進(jin)行清洗(xi)，清洗(xi)時(shi)間為(wei)2 h。

1．3 分析方法

采(cai)(cai)用(yong)(yong)重(zhong)鉻(ge)酸鉀法測(ce)(ce)定(ding)COD［9］; 采(cai)(cai)用(yong)(yong)重(zhong)量(liang)(liang)法測(ce)(ce)定(ding)懸浮(fu)物(wu)質量(liang)(liang)濃度［10］。

2 結(jie)果(guo)與討(tao)論

2．1 無(wu)機陶瓷(ci)膜分離裝置的分離效果(guo)

采用無機陶瓷膜分離裝(zhuang)置對初沉池出(chu)來的廢(fei)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(zhuang)置對廢(fei)水中懸浮物質(zhi)量濃度和(he)COD 的去除效果見圖(tu)2 和(he)圖(tu)3。

由圖2 可(ke)見: 經無機(ji)陶(tao)瓷(ci)(ci)膜(mo)分(fen)離裝置處理后廢水(shui)(shui)中(zhong)懸(xuan)浮(fu)(fu)物(wu)(wu)的(de)質(zhi)量(liang)濃度明顯下降，廢水(shui)(shui)中(zhong)懸(xuan)浮(fu)(fu)物(wu)(wu)的(de)去除率達90% 以上(shang); 裝置運行穩定后，出(chu)水(shui)(shui)中(zhong)懸(xuan)浮(fu)(fu)物(wu)(wu)質(zhi)量(liang)濃度達1 mg /L 以下。由圖3 可(ke)見: 實(shi)驗開始的(de)前2 天，無機(ji)陶(tao)瓷(ci)(ci)膜(mo)沒有適應廢水(shui)(shui)中(zhong)所含污染物(wu)(wu)分(fen)子的(de)大小(xiao)，廢水(shui)(shui)的(de)COD 去除效(xiao)果不佳(jia); 隨著(zhu)累計處理時間的(de)增加(jia)，無機(ji)陶(tao)瓷(ci)(ci)膜(mo)孔隙間逐漸聚集微小(xiao)顆(ke)粒，過濾(lv)系統逐漸由微濾(lv)向納濾(lv)轉化，出(chu)水(shui)(shui)COD 趨于(yu)(yu)穩定，COD 小(xiao)于(yu)(yu)100 mg /L，COD 去除率高于(yu)(yu)70%。

2．2 膜(mo)通量(liang)的衰減

無機陶瓷膜分離裝置(zhi)的(de)過濾形式(shi)(shi)為錯流式(shi)(shi)過濾，其(qi)過濾原理示(shi)意見圖4。

圖4 無機陶瓷膜分離裝置(zhi)的過濾(lv)原理(li)示(shi)意

廢水在(zai)膜(mo)(mo)管內(nei)高(gao)速(su)流(liu)動，在(zai)膜(mo)(mo)管兩端(duan)壓力的(de)驅動下，含小(xiao)分(fen)子組分(fen)的(de)澄清滲透液從(cong)膜(mo)(mo)管的(de)側表面(mian)透過(guo)膜(mo)(mo)，含大分(fen)子組分(fen)的(de)混濁濃縮液被膜(mo)(mo)截(jie)流(liu)，回流(liu)到A /O 流(liu)程(cheng)。無(wu)機(ji)陶(tao)瓷膜(mo)(mo)分(fen)離裝置(zhi)的(de)跨膜(mo)(mo)壓差(cha)對廢水在(zai)膜(mo)(mo)管內(nei)的(de)錯流(liu)流(liu)量(liang)和膜(mo)(mo)通量(liang)的(de)影響見表1。由表1 可(ke)見，膜(mo)(mo)管兩端(duan)的(de)跨膜(mo)(mo)壓差(cha)越(yue)大，廢水在(zai)膜(mo)(mo)管中的(de)錯流(liu)流(liu)量(liang)越(yue)大，而膜(mo)(mo)管側表面(mian)的(de)膜(mo)(mo)通量(liang)越(yue)小(xiao)。這(zhe)是因為，廢水在(zai)高(gao)速(su)流(liu)動的(de)情(qing)況下，流(liu)速(su)越(yue)大，與流(liu)速(su)垂直方向的(de)滲透量(liang)越(yue)小(xiao)。

表1 跨膜壓差(cha)對廢水在膜管內的(de)錯流流量和膜通量的(de)影響

在跨膜(mo)壓差為0．03 MPa 時(shi)，懸浮(fu)物(wu)質(zhi)(zhi)量(liang)濃度(du)對膜(mo)通(tong)(tong)(tong)量(liang)的影響見圖(tu)5。由圖(tu)5 可(ke)(ke)見: 懸浮(fu)物(wu)質(zhi)(zhi)量(liang)濃度(du)較(jiao)高(gao)時(shi)，膜(mo)通(tong)(tong)(tong)量(liang)隨(sui)時(shi)間延(yan)長而快(kuai)速下(xia)降(jiang)(jiang)，并在快(kuai)速下(xia)降(jiang)(jiang)一段(duan)時(shi)間后逐步趨于穩定; 懸浮(fu)物(wu)質(zhi)(zhi)量(liang)濃度(du)較(jiao)低時(shi)，隨(sui)時(shi)間延(yan)長膜(mo)通(tong)(tong)(tong)量(liang)下(xia)降(jiang)(jiang)較(jiao)小。這(zhe)是因為，懸浮(fu)物(wu)質(zhi)(zhi)量(liang)濃度(du)較(jiao)高(gao)時(shi)，膜(mo)管出(chu)水穩定后通(tong)(tong)(tong)量(liang)非常低甚至(zhi)發生(sheng)堵(du)塞，濾餅層迅速形成(cheng)，使膜(mo)孔堵(du)塞，同時(shi)廢(fei)水的黏度(du)較(jiao)大(da)，致使膜(mo)通(tong)(tong)(tong)量(liang)快(kuai)速下(xia)降(jiang)(jiang)。在實際的工藝運行中，可(ke)(ke)通(tong)(tong)(tong)過改善初沉(chen)池的沉(chen)淀效果，降(jiang)(jiang)低懸浮(fu)物(wu)質(zhi)(zhi)量(liang)濃度(du)，從而提高(gao)膜(mo)通(tong)(tong)(tong)量(liang)。

在懸浮(fu)物質(zhi)量(liang)濃度為25．06 mg /L 的(de)條件(jian)下，跨(kua)膜(mo)(mo)(mo)(mo)壓(ya)差(cha)(cha)對膜(mo)(mo)(mo)(mo)通(tong)量(liang)的(de)影響見(jian)圖6。由圖6 可見(jian): 當跨(kua)膜(mo)(mo)(mo)(mo)壓(ya)差(cha)(cha)較(jiao)(jiao)(jiao)小時，錯流(liu)(liu)流(liu)(liu)量(liang)不(bu)高，初(chu)始膜(mo)(mo)(mo)(mo)通(tong)量(liang)較(jiao)(jiao)(jiao)高，但初(chu)期(qi)膜(mo)(mo)(mo)(mo)通(tong)量(liang)下降(jiang)很快，后期(qi)膜(mo)(mo)(mo)(mo)通(tong)量(liang)下降(jiang)趨緩，但仍較(jiao)(jiao)(jiao)難獲得穩定的(de)膜(mo)(mo)(mo)(mo)通(tong)量(liang); 當跨(kua)膜(mo)(mo)(mo)(mo)壓(ya)差(cha)(cha)較(jiao)(jiao)(jiao)大(da)時，錯流(liu)(liu)流(liu)(liu)量(liang)較(jiao)(jiao)(jiao)高，雖然初(chu)始膜(mo)(mo)(mo)(mo)通(tong)量(liang)較(jiao)(jiao)(jiao)低，但膜(mo)(mo)(mo)(mo)通(tong)量(liang)下降(jiang)較(jiao)(jiao)(jiao)小，最終(zhong)膜(mo)(mo)(mo)(mo)通(tong)量(liang)維持在某一(yi)定值上下略有波(bo)動，比(bi)較(jiao)(jiao)(jiao)符合裝置長周期(qi)運(yun)行(xing)所需要(yao)的(de)條件(jian)。

2．3 污染膜(mo)的清洗和(he)膜(mo)通(tong)量(liang)的恢復

無機陶(tao)瓷膜(mo)分離裝置運行一段(duan)時間(jian)后(hou)(hou)，污(wu)染膜(mo)通(tong)量(liang)(liang)為(wei)(wei)41．6 L /( m2·h) 。在跨膜(mo)壓(ya)差(cha)為(wei)(wei)0．03 MPa的(de)(de)條件下，用清(qing)(qing)(qing)水反(fan)沖(chong)洗(xi)后(hou)(hou)膜(mo)通(tong)量(liang)(liang)上(shang)(shang)升至65．1L /( m2·h) ，膜(mo)通(tong)量(liang)(liang)恢(hui)復率(lv)為(wei)(wei)27．9%; 用HCl 溶(rong)(rong)(rong)液( pH 為(wei)(wei)1) 清(qing)(qing)(qing)洗(xi)后(hou)(hou)膜(mo)通(tong)量(liang)(liang)上(shang)(shang)升至113．2 L /( m2·h) ，膜(mo)通(tong)量(liang)(liang)恢(hui)復率(lv)為(wei)(wei)48．4%; 用質量(liang)(liang)分數(shu)為(wei)(wei)5 % 的(de)(de)NaOH 溶(rong)(rong)(rong)液清(qing)(qing)(qing)洗(xi)后(hou)(hou)膜(mo)通(tong)量(liang)(liang)上(shang)(shang)升至208．7 L /( m2·h) ，膜(mo)通(tong)量(liang)(liang)恢(hui)復率(lv)為(wei)(wei)89．3 %，且隨清(qing)(qing)(qing)洗(xi)時間(jian)延長(chang)，膜(mo)通(tong)量(liang)(liang)幾乎能(neng)夠完全恢(hui)復。這是因為(wei)(wei)，NaOH 溶(rong)(rong)(rong)液主(zhu)要(yao)可清(qing)(qing)(qing)除油脂、蛋白質、藻類等生物污(wu)染和膠(jiao)體(ti)污(wu)染及大多(duo)數(shu)的(de)(de)有機物污(wu)染［11］，而己(ji)內酰胺生產廢水主(zhu)要(yao)含有較多(duo)的(de)(de)生物菌團和有機膠(jiao)體(ti)等物質，故用NaOH 溶(rong)(rong)(rong)液清(qing)(qing)(qing)洗(xi)污(wu)染膜(mo)的(de)(de)效果最好。

3 結論

a) 采用(yong)無(wu)機陶瓷膜分(fen)離裝(zhuang)(zhuang)置對(dui)己內酰胺(an)生產廢水(shui)處理工藝中(zhong)的初沉池出水(shui)進行處理，發現無(wu)機陶瓷膜分(fen)離裝(zhuang)(zhuang)置能有效去(qu)除廢水(shui)中(zhong)的懸(xuan)浮(fu)物和COD。懸(xuan)浮(fu)物去(qu)除率達90%以上，出水(shui)懸(xuan)浮(fu)物質量濃度在1 mg /L 以下; COD 去(qu)除率為(wei)70% 以上，出水(shui)COD 在100 mg /L 以下。

b) 無機陶瓷(ci)膜分離(li)裝(zhuang)置的跨(kua)膜壓差越(yue)(yue)大，廢水在膜管(guan)中的錯流流量(liang)越(yue)(yue)大，膜管(guan)側(ce)表面(mian)的膜通量(liang)越(yue)(yue)小。懸浮物質量(liang)濃度較高時，膜通量(liang)快速下(xia)降(jiang); 懸浮物質量(liang)濃度較低時，膜通量(liang)下(xia)降(jiang)幅度較小。

c) 采用質量(liang)分數(shu)為(wei)5%的(de)NaOH 溶(rong)液(ye)能對無機陶瓷膜(mo)分離裝(zhuang)置的(de)污染膜(mo)進行有(you)效清洗，膜(mo)通量(liang)恢(hui)復率可達89．3%。

參考文獻

［1］葉立(li)，黃(huang)衛星，楊(yang)平，等(deng)．膜(mo)生物反應器及其在工(gong)業(ye)廢水(shui)處(chu)理(li)中(zhong)的應用［J］．化工(gong)環保，2003，23 ( 3) : 142 －145．

［2］劉曉東，田愛(ai)軍，孫秀云(yun)，等(deng)．膜生(sheng)物反應器中膜的污染與清洗［J］．工(gong)業水處理，2003，23( 12) : 37-40．

［3］劉轉年，金奇庭，周安(an)寧．無機膜及其在廢水處理中的應用研究新進展(zhan)［J］．煤(mei)礦環境保護，2002，16 ( 2) :23-25．

［4］馮海軍(jun)，張浩勤．無(wu)機陶瓷膜(mo)用于焦化廢水除油的中試研究［J］．中國給水排水，2007， 23( 21) : 67-69．

［5］ Brian E R，Wei Lin．Treatment of oily wastes using highshear rotary ultrafiltration［J］．J Environ Eng， 1997，123( 12) : 1234-1242．

［6］文會超，舒麗，邢(xing)衛紅，等(deng)．無機陶瓷(ci)膜在(zai)脫脂液廢水處理(li)中(zhong)的應用［J］．水處理(li)技(ji)術(shu)，2007，33( 3) : 42 －44．

［7］ Eva F，Jose M B，Carmen P，et al．Ceramic membrane ultrafiltration of anionic and nonionic surfactant solutions ［J］．J Menbr Sci，2005，246 : 1-6．

［8］郭志濤，任洪強，丁麗麗．改性(xing)填料對移動床生物膜反應器性(xing)能的影響［J］．化工環保，2010，30 ( 6) : 473 －476．

［9］中(zhong)國環境監(jian)測(ce)(ce)總站．GB11914—89 COD 測(ce)(ce)定重鉻酸鹽法［S］．北京(jing): 中(zhong)國標準出版社(she)， 1989．

［10］原國家(jia)環境保(bao)護局．GB11901—89 水質懸(xuan)浮物的(de)測定重量法［S］．北京: 中國標準出版社(she)， 1989．

［11］劉俊，周元(yuan)祥，湯麗華，等．無機陶瓷膜處理生活污水中(zhong)膜污染與(yu)清(qing)洗研究［J］．安(an)徽建筑工業學院(yuan)學報，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科研與教學工作。
 
 　

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