高分子难降解有机废水陶瓷平板膜MBR处理技术.docx

— — PAGE 1 — 高分子难降解有机废水陶瓷平板膜MBR处理技术 自“水十条”发布以来，各地纷纷制定出严于国家标准的地方水污染物排放标准，促使污水处理厂的提标改造持续发展。MBR（膜生物反应器）集成了生物处理技术与高效膜截留的优势，大幅提升系统出水水质，成为极具竞争力的水处理工艺，广泛应用于市政和工业污水处理厂的建设与升级改造，以满足日益严格的排放标准及回用水需求。陶瓷膜是一种无机材料经特殊工艺烧制而成的非对称膜，具有高分离效率、稳定效果、优良化学稳定性、耐酸碱、耐高温、抗污染、高机械强度和长使用寿命等特点，在分离与水处理领域备受关注，并催生出陶瓷平板膜MBR技术。 位于某工业园区主要生产高分子材料，废水中含有聚酯、环氧树脂、固化剂、催化剂等有毒、难降解成分，传统有机膜系统难以稳定运行。本研究针对该工业园区的实际废水处理工程，采用陶瓷平板膜MBR进行中试，旨在确定膜系统稳定运行的工艺参数，为解决难降解有机废水处理难题提供技术支持。 1、材料与方法 1.1 进水水质 安徽省某工业园区综合废水的处理工艺为“调节+催化氧化+水解酸化+好氧生化”，之后作为中试原水进入陶瓷平板膜MBR装置，其COD为1.0～1.6g/L，Cl-、MLSS的质量浓度分别为12～13、8～12g/L，pH为6～9，温度38～42℃。 1.2 中试装置 中试装置采用集装箱式一体化废水处理设备，主要包括膜池、产水池、平板陶瓷膜堆、进水系统、混合液回流系统、曝气系统、产水系统、反洗系统、排泥系统和PLC控制系统等，处理工艺流程如图1所示。 采用的陶瓷平板膜为自主研发的XM产品，膜性能如表1所示，膜组件所含的膜片数量为200片，膜面积为20m2。 1.3 研究路线 我们进行了深入的研究，以确定在线反冲洗运行模式（反洗模式）和抽停不反冲洗运行模式（抽停模式）的运行效果。我们对这两种运行模式在系统稳定性和经济性方面的表现进行了比较，从而明确了在这种水质条件下的最佳运行模式和运行通量。在确定了运行模式和通量之后，我们继续进行优化，以确保膜系统的稳定运行。反洗模式下，产水泵运行一定时间后将停止，反洗泵将启动并进行反洗。反洗一定时间后，反洗泵将停止，产水泵将再次启动运行；抽停模式下，产水泵运行一定时间后将停止，停歇一段时间后，产水泵将再次启动运行。 中试过程中采用恒通量运行模式，运行过程中连续曝气，曝气强度为20m3/(m2h)。 1.4 分析测试方法 COD采用5B-3FCOD快速测定仪进行测定；浊度采用HACH1900C便携式快速测定仪进行测定；膜通量根据产水电磁流量计示数进行计算，跨膜压差（TMP）采用压力变送器与液位与压力表高度差进行测定计算。 膜性能采用膜通量（J）、TMP、通量恢复系数（r）表征。 式中：J和J20分别为温度θ和20℃时的膜通量，Jo和Ji分别为污染前和清洗后膜通量，Jm为平均膜通量，qV为产水体积流量，A为膜组件面积，t0和tp为1个过滤周期内产水泵运行、停歇时间，p为压力，Hp为压力表位置距膜池液面的高度（以压力表位置为基准零点）。 2、结果与讨论 2.1 反洗模式下运行通量的优化选择 在线反冲洗是一种常见且有效的膜污染控制方式，同样，这也是陶瓷平板膜相较于有机平板膜的显著优势之一。反冲洗功能能够有效清除膜孔道内和膜表面的污染物，从而将TMP保持在较低水平，确保膜系统具备卓越的透水性能。在特定的废水处理场景中，陶瓷膜可以通过控制产水时间和反冲洗频率，以保持膜系统的稳定运行。当进水COD值处于800～1000mg/L范围时，采取抽吸产水9min、反洗1min、反洗水量75L/(m2h)的运行模式。图2展示了运行通量分别为20、25、30、35L/(m2h)时TMP的变化趋势。 由图2可知，在相同的运行条件下，运行通量与TMP呈正相关关系。运行通量越大，对应的初始运行压力越大，TMP增长速率也越快。运行通量35L/(m2h)下初始TMP已达到27.80kPa，而运行通量20L/(m2h)下初始TMP仅有9.86kPa；运行过程中，运行通量35L/(m2h)下TMP增长速率为0.30kPa/min，而运行通量20L/(m2h)时TMP增长速率为0.11kPa/min；运行通量30、25L/(m2h)的TMP增长速率变化趋势介于上述两者之间，分别为0.28、0.20kPa/min。表明在此废水处理项目中，为保证膜系统的稳定运行，运行通量不应高于20L/(m2h)。 2.2 反洗水量对膜污染的恢复效果 采用与2.1节同样的运行条件，控制运行通量20L/(m2h)，对不同反洗水量条件下的膜污染恢复效果进行分析，通量恢复率如表1所示。 由表2可知，反洗对膜污染的去除效果不佳，不同反洗水量对膜污染的恢复效果相差不大，膜通量恢复率低于69%，与