MBR处理造纸废水时膜污染的缓解因素

第36卷第2期2016年4月膜科学与技术ME～砸lRANESCIENCEANDTECHN0L0GYVo1．36No．2Apr．2016MBR处理造纸废水时膜污染的缓解因素唐吴晓，李卫星，邢卫红(南京工业大学化学化工学院，材料化学工程国家重点实验室，南京210009)摘要：随着造纸废水用量的增加，对传统工艺进行改进已经迫在眉睫．膜生物反应器(MBR)作为一种新型高效的处理工艺，能很好地解决这一难题．但是减轻膜污染问题是MBR在造纸废水中广泛应用的关键，本文旨在研究缓解膜污染方法．结果表明，空气效应和机械擦洗能有效地缓解膜污染．曝气强度为1800L／(m2·h)时能充分实现对膜表面的冲刷，可缓解膜污染．通过向反应器添加支撑介质(颗粒活性炭，GAC)，可在低曝气强度下保证跨膜压差(TMP)的变化趋势，进一步减小膜污染和降低能耗．关键词：膜生物反应器；造纸废水；曝气量；GAC(grainactivecarbon)；膜污染中图分类号：TQO28．8文献标志码：A文章编号：1007—8924(2016)02—0102—06doi：10．16159／j．cnki．issnl007—8924．2016．02．O17造纸工业是我国传统工业之一，用水量大，其中新鲜水量占到一半，造成严重的水资源浪费，其废水具有污染物浓度高和可生化性差的特点E卜．采用MBR处理造纸废水可更好的替代传统工艺中的中间池到二沉池，大大缩短流程l_4]，图l为某造纸厂废水处理工艺．此外，MBR出水水质优良且稳定，膜技术的使用能高效地进行固液分离，污泥浓度高，同时MBR还具有传质效率高、操作方便等优势[671．目前，MBR在国外已广泛地应用到造纸行业，而我国仍处于发展初期，特别是利用MBR与其他膜技术结合，实现造纸废水回用引起了广泛关注．MBR运行过程中的膜污染，是由于颗粒沉积物和胶体附着在膜表面或嵌入膜孔道中所致，导致膜清洗频繁和更换频率高l8]，这些不利因素制约了它在造纸工业中的应用．采用一些特殊的方法可以减缓膜表面的污染，其中向MBR注入空气是一种有效的方法，可控制膜通量降低的速率．应京强等_】。_考察了不同曝气量下TMP及单周期TMP变化率(K)，得出较高的曝气量能有效减缓K值增加速率，减缓膜污染．另外添加有机或无机支撑吸附材料也能减少膜污染．这类支撑材料能吸附反应器中的活性污泥，并实现对膜表面的冲刷，进一步缓解膜污染．Pradhan等l1妇研究了空气擦洗和添加支撑吸附材料对缓解浸没式MBR中的膜污染，效果良好，空气流量加倍，从600L／(m。·h)到1200L／(m·h)，在没有支撑材料下，TMP降低32．添加支撑材料，在低空气流量E6ooL／(m·h)]下，得到和上面相同的结果．1实验材料与方法1．1试验装置和有机膜参数MBR试验装置如图2所示，MBR有效容积37．68L(直径×高一20cmX120cm)．进出水由蠕动泵控制，时间继电器控制MBR运行周期．TMP检测使用压力传感器．曝气通过鼓风机进气，采用流量计控制进气量．1．2废水特点造纸废水先经过旋转过滤器，调合池和快慢混池，进入初沉池进行一级沉淀后，即为MBR进水，各项水质指标如表l所示．收稿日期：2015—05—29；修改稿收到日期：2015—07一O1基金项目：国家科技支撑项目课题(2013BAE11B01)；江苏省六大人才高峰项目(2013一XCL-027)第一作者简介：唐吴晓(1989一)，男，IXtJII省自贡市人，硕士，主要研究方向为膜技术．*通讯作者，E-mail：wxli@njtech．edu．cn第2期唐吴晓等：MBR处理造纸废水时膜污染的缓解因素图1某造纸厂废水处理工艺流程Fig．1Technologicaldiagramofapapermakingwastewatertreatment表l膜生物反应器进水水质特点Table1TheinfluentqualityofMBR回用水图2MBR实验装置流程Fig．2SchemeofMBRapparatus1．3实验方法1．3．1临界通量测定MBR首先进行临界通量的测定，测定方法选用步升通量法．实验在一定温度下，测定不同通量下跨膜压差的变化情况．通量计算见式(1)．一V(1)式中，为渗透通量，L／(m。．h)iV为渗透液体积，L；S为膜面积，rn2；t为过滤时间，h．选用5L／(m。·h)作为步高，15min作为步长，维持通量不变，并记录TMP的变化情况，一个步长范围内，当TMP变化量大于0．5kPa，则前一通量为临界通量．1．3．2膜运行试验方法首先，考察曝气强度的影响，保证膜通量恒定2OL／(rn2·h)(临界通量)，连续运行360min，考察4种不同曝气强度I-6oo，1200，1800和2400L／(m·h)]下TMP的变化情况．其他运行条