膜生物反应器在印染废水处理中的应用.doc

[摘要]主要阐述了膜生物反应器的分类和工艺特点，介绍了国内外应用于印染废水处理的研究进展，讨论了膜生物反应器处理印染废水的不同工艺组合，最后对膜生物反应器应用于印染废水处理的前景进行了展望。 [关键词]膜生物反应器；印染废水；膜污染 膜生物反应器(MBR)是膜分离技术与生物反应器相结合的新型污水处理技术．它用膜组件代替了传统活性污泥法中的二沉池[1]．具有出水水质好、操作运行简单、污泥产率低、占地面积小、传质效率高，可有效去除氨氮等优点。自20世纪60年代美国首次将其运用于废水处理研究以来．MBR已广泛地应用于多个领域。由给水处理扩展到了生活污水及许多工业废水的处理．被认为是20世纪末至21世纪中期最有发展前途的高效水处理技术．得到了世界各国水处理技术研究者的广泛关注。 印染废水的处理一直是我国废水治理研究的重和难点．其主要特点为有机物成分复杂、难降解物质多、色度高、水质变化大等[2]。现在主要采用物化处理加生化处理的方法对其进行处理．但效果不是十分理想。膜生物反应器作为一种高效水处理技术，在难降解废水处理方面体现出了相当的优越性．在印染废水处理领域具有重要的研究和应用价值。 1 MBR简介 1．1 MBR 分类 MBR利用膜分离组件实现废水生物处理后污泥与水的分离，膜分离组件主要有微滤(MF)、超滤(UF)和纳滤(NF)三种[3] ，根据不同的需要可以进行相应的选择。 按照膜组件在生物反应器中所起的作用．MBR可分为三类：膜分离生物反应器、膜曝气生物反应器和萃取膜生物反应器。在污水处理中，尤其是工业废水处理中主要使用的是膜分离生物反应器。 按照膜组件与生物反应器的组合位置．MBR可分为分置式MBR和一体式MBR两种，其中分置式有助于设备的清洗、更换、增设，但泵的高速旋转对某些菌种会产生失活作用：一体式不使用泵，可省掉循环用管路配置，但膜清洗较为困难，膜污染问题较难解决。另外按照生物反应器是否需氧．MBR还可分为好氧MBR和厌氧MBR；按照生物反应器的形式还可分为膜循环生物反应器及中空纤维膜生物反应器。 1．2 工艺特点 MBR利用膜的高效固液分离作用代替了传统活性污泥法中的二沉池．克服了污泥膨胀等问题。其主要工艺特点如下：(1)污染物去除率高，出水浊度很低，出水可直接回用于市政绿化、工业冷却水等，且设备占地小。(2)能将所有的微生物截留在生物反应器内，与活性污泥法相比，可使反应器中的生物浓度提高5～l0倍．实现反应器水力停留时问和污泥泥龄的完全分离．可提高难降解有机物的降解效率。(3)生物反应器中的微生物浓度高，耐冲击负荷。(4)反应器在低F/M下运行，剩余污泥量少，无污泥膨胀现象，对氮、磷等的去除效率高。(5)传质效率高，氧的转移效率高达60%左右。(6)泥龄可实现无限长，硝化能力强。(7)设备占地面积小，工艺集中，易于操作管理。(8)使用过程中存在的膜污染问题，一定程度上制约了膜生物反应器的应用。 2 MBR在印染废水处理中的研究与应用 作为一种高效的分离技术，MBR在印染废水处理中与其他技术相比有独特的优点：(1)其中的膜分离组件是以分离出废水中的聚乙烯醇、染料、羊毛脂、油剂等污染物来降低COD的，在处理废水的同时还可回收化工原料；(2)处理后的水可以直接回用。因此，MBR处理印染废水同时具有经济效益、环境效益和社会效益。 2．1 MBR在国外印染废水处理中的应用 20世纪70年代后期，大规模好氧MBR首先在北美得到了应用．之后相继于20世纪80年代早期在日本、90年代中期在欧洲得到应用，但在工业废水处理方面的应用从20世纪90年代后才逐渐得到重视。 国外对膜生物反应器在印染废水处理方面的应用进行了大量的研究，20世纪70年代J．J．Porer等[4]就开始将MBR应用于印染废水的处理之中，他们采用反渗透法对l8种染料的回收和再利用进行了试验，试验中采用内压管式醋酸纤维膜、中空纤维聚酰胺膜、卷式醋酸纤维膜以及外压管式Zr(Ⅳ)氧化物一PAA动态膜，分离效果良好，色度去除率99% ．COD去除率均在92%以上．分离的水可重新使用[4]。1983年T．Liu等[5] 报道了反渗透技术对l3种酸性、碱性染料溶液的分离效果。 国外早期的MBR在印染废水中的运用是以分离污染物质为主．主要是考察膜分离组件与生物反应器相结合之后对COD、色度的去除率以及对染料的分离效果。随着科技的进一步发展，现在的研究主要着眼于MBR工艺机理方面的研究以及组合工艺的运用。在水资源短缺的今天，需将出水水质标准提高到回用的标准．初期为杂用水水质回用标准．目前已经可以将膜生物反应组合工艺(甚至单一MBR)的出水直接回用于纺织印染生产中的任一工序，产生了极大的社会效益和经济效益。T．H．Kim等[6]研究了纳滤膜和反渗透膜用于处理活性染料废水的最佳运行条件