膜生物反应器处理难降解印染废水的膜污染微观特性研究

膜生物反应器（MBR）是污水的生物处理和膜分离有机结合的技术，通过膜分离技术的应用，达到取消二沉池、增加反应器污泥浓度、延长污泥龄和提高处理效率等目的[1-2]。虽然在MBR中应用膜分离技术使工艺效率大幅度提高，但同时带来的膜污染问题已成为困扰工程界的难题。膜污染不仅使运行过程中膜通量快速降低或压力增大，从而使能耗大幅度增加，更严重的是膜的寿命大大降低，大幅度增加了工程应用中膜的更换频率及费用，对于大中型工程由膜污染造成的能耗以及膜更换费用更是巨大。膜污染已经成为MBR推广应用的最大阻碍，是当前国内外学术界广泛关注的热点课题。本研究以MBR处理难降解染料废水为研究对象，分析了膜孔径和膜材料对MBR运行过程中膜通量下降的影响，并通过扫描电镜分析、EDX能谱射线分析从微观方面分析了膜污染物质的成分及形态，从而为膜组件的选择、膜污染的预防和清洗方法的研究以及MBR的广泛应用提供依据。1试验部分1.1试验用水试验用水为上海某印染厂印染废水，主要水质指标为：pH5.8～7.6；COD185～346mg/L；BOD550～198mg/L；NH3-N0.56～1.85mg/L；色度60～87倍；温度28℃。1.2试验装置试验工艺采用厌氧、好氧膜生物反应器，试验装置见图1。印染废水首先经过厌氧处理使废水中染料等有机物分解成易降解的小分子有机物质，然后通过好氧膜生物反应器进一步去除。膜生物反应器采用分体式[3]，由好氧反应器和杯式膜过滤器组成，好氧反应器出水经泵加压后进入杯式膜过滤器过滤，过滤液排出，浓缩后的活性污泥混合液完全回流至好氧反应器，使好氧反应器中保持较高的MLSS浓度。膜过滤器为SCM杯式超滤器（上海亚东核级膜生物反应器处理难降解印染废水的膜污染微观特性研究薛罡1，梁晓菲1，何圣兵2，王金波1（1.东华大学环境科学与工程学院，上海201620；2.上海交通大学环境科学与工程学院，上海200240）摘要:通过对0.22、0.65、1.2μm的混合纤维素膜和聚偏氟乙烯(PVDF)膜过滤难降解印染废水的对比试验,分析了膜生物反应器处理难降解印染废水时通量下降的影响因素。结果表明,在操作压力0.2MPa、膜面流速4m/s、温度28℃的条件下,孔径为0.22μm的膜稳定通量最高,孔径为1.2μm的膜稳定通量最低;同时,在运行时间相同的条件下,聚偏氟乙烯膜的耐污染能力优于混合纤维素膜。关键词:膜生物反应器;难降解印染废水;膜通量;膜污染中图分类号:TQ028.8文献标识码:A文章编号:1000-3770(2008)02-028-04收稿日期：2007-06-08基金项目：教育部新世纪优秀人才支持计划（NECT-07-0175）；教育部科学技术研究重点项目（107046）；上海市重点学科资助项目(B604)作者简介：薛罡（1971-），男，博士，副教授，研究方向为给水处理与水的膜分离技术联系电话：021-67792537；E-mail:xuegang@dhu.edu.cn。���������������������������������������������图1试验工艺流程图Fig.1Schematicdiagramforexperiment第34卷第2期2008年2月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.34No.2Feb.,200828树脂有限公司），内设磁力搅拌桨，用于对膜的水力清洗。膜片可灵活拆卸及更换，为便于对比试验和对膜上的微量污染物质进行擦洗观察和分析，克服了中空纤维膜组件构造不利于试验的缺点。1.3试验方法试验中采用的膜材料为亲水性的混合纤维素膜（醋酸纤维素和硝酸纤维素混合）及疏水性的聚偏氟乙烯膜（PVDF），膜孔径分别为0.22、0.65、1.2μm的三种膜作对比试验，以研究MBR过滤印染废水时膜材料和膜孔径对膜通量的影响。试验中单张膜片直径为8cm，有效直径为6.8cm，有效膜面积为3.6×10-3m2。1.4分析方法利用日本电子JSM-5600LV扫描电子显微镜对运行不同时间的膜表面和断面进行电镜分析。利用英国牛津IE300X射线能谱仪对扫描电镜内通过碰撞所产生的X射线的能量进行测量，确定污染物质的化学成分。2结果与讨论2.1MBR中膜孔径对膜通量的影响为比较MBR运行过程中膜通量的变化，首先测定了几种膜的纯水通量变化。试验在温度28℃、膜面流速4m/s、操作压力0.2MPa的条件下进行。表1表明，混和纤维素膜的纯水通量远比PVDF的纯水通量高，主要是因为混合纤维素膜是亲水性膜，而PVDF膜是疏水性膜；此外，孔径越大，膜的纯水通量越大，孔径的大小对膜的纯水通量的大小也起着决定性作用。在同样的试验条件下，测定了上述几种膜过滤印染废水混合液的通量变化，结果表明，孔径为1.2μm的混合纤维素膜的