一体式陶瓷膜生物反应器操作条件及清洗方法的研究

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1、一体式陶瓷膜生物反应器操作条件及清洗方法的研究*王毅，张峰，刘学文，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，江苏南京210009）-1摘要：本文以COD为800mg·L牛奶废水为处理对象，以跨膜压差（TMP）的变化率为考察指标，对新型一体式陶瓷膜生物反应器的操作条件进行考察，以确定适合于一体式陶瓷膜生物反应器处理污水的基本操作条件。实验结果表明，温度在10~40℃范围内，对TMP影3-1-2-1响不大；该反应器适宜的曝气量为0.48m·h，运行通量为26.7L·m·h。反应器产水COD-1小于50mg·L，浊度小于0.3NTU。碱洗+酸洗的清

2、洗方法对于去除该体系的膜污染具有良好的效果，可短期内恢复膜通量至新膜的90%以上。关键词：陶瓷膜；膜生物反应器；膜污染；跨膜压差（TMP）中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：膜生物反应器（MBR）是一种新型、高效的污水处理工艺，已在实际工程中得到成功[1-2][3]的应用。无机膜具有化学稳定性好，机械强度高，通量大，寿命长，抗污染等优点，[4][5][6]非常适合应用于MBR之中。Cicek，邢传红，徐农等人分别对陶瓷膜生物反应器处理-1[7]市政废水进行了研究，产水平均COD均低于50mg·L，COD平均去除率均大于95%。Zoha[8]和Rahman则

3、分别对陶瓷膜生物反应器处理含大量炸药的废水和炼油厂废水进行了研究，对COD的平均去除率也分别达到97.2%和93%，但是上述研究中都是采用分置式的反应器形式，而分置式MBR一般均采用高错流速度的运行方式，相对于一体式MBR存在着运行能耗略高，占地面积较大等问题，限制了无机膜在MBR中的使用。气升式环流反应器是化工反应器的一种重要形式，具有结构及工艺简单，能耗低，气动[9]混合均匀，气液传质效率高，适于生化反应等优点。徐农尝试将气升式反应器与膜过程相结合，开发了气升式外循环式陶瓷膜生物反应器，并对其处理生活污水进行了考察，研究显[10]示该反应器对COD的平均去除率

4、可达97%。杨楠则对一体式气升陶瓷膜生物反应器处理模拟牛奶废水进行了考察，其COD的平均去除率为95%左右。*基金项目：国家重点基础研究发展计划(973计划)(2003CB615702)，国家自然科学基金项目(20636020)，江苏省“六大“人才高峰资助项目(06－A－048)，江苏省高校科研成果产业化推进项目（JH07-014）作者介绍：王毅（1982－），男，硕士研究生，研究方向为膜法水处理技术；E-mail:ronald0188@sina.com联系作者：邢卫红，研究员；E-mail:xingwh@njut.edu.cn本文将一种新型的多通道陶瓷膜与生物处

5、理相结合，组成一种一体式陶瓷膜生物反应器，对其处理废水的性能进行研究。这种新型的多通道陶瓷膜在不改变膜管外形和总表面积的情况下，通过调整渗透侧面积和原料侧面积的比例提高膜面积的利用率，并且在制成膜组[11]件时不需要附加封闭式外壳，大大降低了组件的制造成本。也正是因为该陶瓷膜不需要附加封闭式外壳，所以可以内置于生物反应器内，组成一体式膜生物反应器，以避免分置式膜生物反应器因高错流流速产生的高能耗问题。本文以牛奶废水为处理对象，以恒通量运行状况下的跨膜压差（TMP）变化率为考察指标，对该新型一体式陶瓷膜生物反应器的操作条件进行研究，以确定适合于该反应器处理污水的基本

6、操作条件。同时，还对比了不同清洗方法对污染膜的去除效果。1实验装置与方法1.1牛奶废水水质-1-1实验采用奶粉配制的牛奶废水，该废水COD、BOD5分别为800mg·L和300mg·L左右，浊度维持在260NTU左右。1.2实验用膜实验采用南京九思高科技有限公司生产的Al2O3多通道管式陶瓷膜，膜长500mm，直2径41mm，19通道，通道直径6mm，2通道产水，单根膜管膜面积0.225m。试验采用的膜构型区别于一般的管式陶瓷膜，其产水通道不涂膜，作为渗透侧，产水通道一端密封，另一端接排水管至隔膜泵。除产水通道外其他各通道及膜管外壁均涂膜，作为原料侧，膜管两[11

7、]端以胶密封，具体膜构型参见相关文献。1.3实验装置实验装置参见文献[12]。1.4检测方法实验中的分析包括反应器进、出水的COD，BOD5，pH及浊度，体系温度，反应器的污泥浓度（MLSS），反应器产水量等。COD的测定采用HACH公司的COD测定仪，BOD5的测定按照GB7488-87，并采用美国HACH公司生产的BODTrak测量仪和上海博讯实业有限公司医疗设备厂生产的Spx-150B-Z型生化培养箱。pH的测定采用上海雷磁仪器厂生产的PHS-25型pH计。浊度的测量采用美国HACH公司生产的HACH2100N浊度仪。温度的测量与控制采用OMRON公司生产的

8、E5A2型