高矿化度电子废水MBR处理产水的污染特性

第36卷第5期2016年1O月膜科学与技术M_EMBRANESCIENCEANDTDCHN0L0GYVo1．36No．50ct．2016高矿化度电子废水MBR处理产水的污染特性韩永萍，张元，李可意，肖燕，王晓琳(1．北京联合大学生物工程学院，生物质废弃物资源化利用北京市重点实验室，北京100023；2．清华大学化学工程系，膜材料与工程北京市重点实验室，北京1O0084)摘要：对于高矿化度电子废水的膜法深度处理，明确MBR(膜生物反应器)产水的污染特性，是整个MBR—RO(反渗透)膜系统设计和长期稳定运行的关键．本文基于三维荧光光谱和扫描电镜等技术，对电子废水MBR处理产水的水质、沉降性能及对RO膜的污染进行研究．结果发现，产水中的有机物尽管含量少，但有较强的黏附作用；水中的金属离子不仅与大分子富里酸及部分蛋白质发生络合，还可能与硅基类胶体存在一定作用，它们一起在RO膜表面形成了质地致密的污染层．MBR产水在进入RO处理系统之前，可以通过提高水体pH，将其中的有机物和大部分无机物以絮体沉淀形式去除，从而减缓膜污染的形成．另外，有效除去金属离子是保证污染后RO膜清洗效率的关键．关键词：电子废水；MBR；RO；膜污染中图分类号：X703．1文献标志码：A文章编号：1O07—8924(2016)05-0081-06doi：10．16159／j．cnki．issnl007—8924．2016．05．013集成电路为信息高新产业的基础．然而，在集成电路制造和封装过程中需要大量使用纯水，而随之产生了大量含有机清洗剂和有机添加剂的酸碱废水、含氟废水、含氨废水和化学机械研磨废水．国内这部分污废水通常经过厂区内酸碱中和、混凝沉淀除氟、吹脱除氨等单元预处理后排入市政管网．这不仅加剧我国有限淡水资源的供需矛盾，而且对生态环境提出了严峻的考验．可见，电子废水的有效回用将是保障我国信息产业高速增长和可持续发展的重要举措[．电子行业废水不同于城市污水和大多数工业废水，主要污染物中有机物含量少但可降解性较差．此外，硅(Si)、钙(Ca)、镁(Mg)、锶(Sr)、铝(A1)等含量高且形态复杂．膜生物反应器(MBR)是将膜过滤工艺与传统活性污泥法进行有机结合，它在有效截留废水中悬浮固体(SS)的同时，可高效降解有机物，获得稳定的产水水质．目前，将MBR作为反渗透(RO)预处理实现污废水高品质回用，已经在生活污水资源化方面取得了广泛成功[2]．但鲜有文献报道MBR—RO处理电子废水．由于MBR产水中的各种有机物、胶体颗粒可能附着在RO膜表面形成凝胶层污染，而不能被MBR有效截留的各种无机离子可能在RO膜表面析出结垢，因此，明确MBR出水的污染特性是MBR+RO整个处理系统设计和长期稳定运行的关键．为此，本研究就高矿化度电子废水MBR处理产水的水质、沉降性能及对RO膜的污染进行了深入研究，预期为深度处理高矿化度电子废水的MBR—RO膜系统设计和运行维护提供参考．1实验部分1．1实验用水北京某半导体企业集成电路生产车间排放的3股废水分别为：经中和处理的酸碱废水；经钙盐沉淀后以聚合铝为混凝剂、聚丙烯酰胺(PAM)为助剂澄收稿日期：2015—10—16；修改稿收到日期：2016—02—25第一作者简介：韩永萍(1971一)，女，山东曹县人，博士，副教授，主要从事膜科学技术的应用与教学研究，E-mail：hypyyt@163．com膜科学与技术第36卷清处理的含氟废水；及经吹脱处理的含氨废水．3股废水混合后进A。／O+MBR处理工艺，产水经紫外线消毒后作为本实验原水．1．2实验方法1．2．1MBR产水的沉淀性取实验原水60mL，加入质量分数10NaOH溶液调节pH，直到出现大量絮状物．过滤絮状物置于60mL蒸馏水中，滴加质量分数10HC1溶液至絮状物全部溶解，对两者水质进行对比分析．1．2．2MBR产水对RO膜的污染实验装置见图1，实验原水用HC1调节pH至4．0左右，不添加阻垢剂，经保安过滤器(5m)过滤后与R0回流的浓水混合，由高压泵输送至RO元件处理，产水单独收集．RO膜为美国海德能提供的卷式电中性低污染复合膜(LFC3一LD)，有效过滤面积37．2m．系统为恒流运行，通量为17．5L／(m。·h)，操作压力为0．8～1．5MPa，收率为l2．连续运行3周后，因进水压力急剧升高而停止运行，取出膜元件进行解剖，将污染后的RO膜按一定尺寸裁剪后置人去离子水中浸泡，以备清洗研究．图1RO工艺流程图Fig．1SchematicdiagramofROprocess1．2．3水质分析水中悬浮固体、化学需氧量(CODc，)、生化需氧量(BODs)、总氮(TN)、总磷(TP)采用标准方法测定[3]，污泥污染指数(SDI15)值采用0．45mMill—pore膜测定．总有机碳(TOC)