双功能陶瓷膜生物反应器处理废水的研究

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1、双功能陶瓷膜生物反应器处理废水的研究论文作者：张永明1程旖旎1石英丽1施汉昌2钱易2摘要：利用膜生物反应器（MembraneBioreactor，MBR）处理废水正在受到人们的关注。而无机膜生物反应器（InorganicMembraneBioreactor，IMBR）则是在MBR基础上兴起的。IMBR的核心是采用无机膜，与有机膜比较，无机膜具有化学稳定性好、热稳定性高、机械性能优异、通量大、寿命长、容易清洗等优点，但也存在着制造成本高，运行费用大等问题，特别是容易堵塞的问题。关键词：生物反应器陶瓷膜通量　　利用膜生物反应器（MembraneBiore

2、actor，MBR）处理废水正在受到人们的关注。而无机膜生物反应器（InorganicMembraneBioreactor，IMBR）则是在MBR基础上兴起的。IMBR的核心是采用无机膜，与有机膜比较，无机膜具有化学稳定性好、热稳定性高、机械性能优异、通量大、寿命长、容易清洗等优点，但也存在着制造成本高，运行费用大等问题，特别是容易堵塞的问题。　　本研究针对上述陶瓷膜容易堵塞的问题。提出了一种新的膜生物反应器的设计方案。即将陶瓷膜设计成U型管状，并置于反应器内，成为内置式膜反应器。该陶瓷膜既可以曝气，又可以进行抽滤，形成一种具有双重功能的陶瓷膜，在处

3、理废水的同时不断地进行曝气/抽滤的切换。而曝气的同时又是对陶瓷膜的反吹，以解决陶瓷膜容易堵塞的问题，从而提高反应器处理废水时的效率。这一设计目前在国内外尚未见报道。1.实验方法　　1.1生物反应器和陶瓷膜　　图1所示是双功能陶瓷膜生物反应器的示意图，其有效体积约2.5L。反应器内部装有2组U型管状陶瓷膜，在反应器的底部有陶瓷膜的接口，可分别接上曝气和抽滤装置。在处理废水的时候可定时地进行曝气/抽滤的切换。反应器内另装有可拆卸的蜂窝状的陶瓷载体，该载体的作用是使微生物能附着生长在其上，以提高生物相浓度。反应器中间安装有一挡板，可使废水在反应器内形成内循

4、环以强化气液传质。U型管状陶瓷膜的微孔孔径为60～100mm，每个陶瓷膜过滤面积为40.69cm2。　　1.2废水　　在降低水样浊度试验时，选用两种浊度的水样。低浊度的水取自池塘水，内含有细小的胶体悬浮物。而高浊度的水样，是在取自池塘水样中加入一些泥土，以提高其浊度。在降解废水时，在取自池塘的水中添加适量的葡萄糖及氮、磷等元素配制的模拟废水。　　1.3生物膜的形成　　当采用生物膜方法处理废水时，首先用肉汤培养基，接入少量菌种。摇瓶培养48h，待微生物生长到一定浓度后，将该菌液加入到反应器中，使微生物吸附在多孔陶瓷载体上，经过一段时间的培养形成生物膜。

5、　　1.4陶瓷膜通量的测试　　为了考察陶瓷膜通量随抽滤时间的变化情况。分别用前述的高、低2种浊度的水样进行试验。每隔一定时间用型号为in，出水浊度逐渐下降，此时是过滤层的形成过程，20min之后，出水的浊度就降低至120左右，废水浊度的下降率为62%，并且稳定在这个范围。　　分析两种浊度的水样的下降情况，由于低浊度水中主要是细小的悬浮物，所形成过滤层的孔径就比较小。因而出水浊度相对就比较小。而高浊度的水中主要含有的是较大颗粒的泥土，所形成的过滤层的孔径相对较大，因而出水浊度也就较高。　　为了与陶瓷膜过滤进行比较，对同类废水进行自然沉降的比较试验。图4

6、和图5分别是采用浊度为58和390的2种水样经过自然沉降，其浊度下降的情况。从图4可以看出，低浊度废水经过10h的自然沉降后，其浊度下降到25，而24h后，浊度降到18。从图5可以看出，高浊度的废水经过4h的自然沉降，废水浊度的下降率为60%，此后浊度缓慢下降。　　从上述试验结果可以看出，采用池塘水，由于水中含有较多的悬浮物，主要是一些浮游性的胶体物质，其自然沉降速率较慢，在此种情况下，陶瓷膜过滤的效果就相当于其自然沉降10～24h的结果。而高浊度的水，由于是在水中加入了泥土，其沉降速率较快，同时也会吸附悬浮的胶体物质共同沉降，所以陶瓷膜过滤的效果就

7、相当于其自然沉降4h的结果。.L.编辑。　　2.2陶瓷膜通量的变化　　用陶瓷膜连续进行抽滤时，其膜通量会逐渐下降。下降的幅度是进行废水处理时的主要工艺参数。图6所示是用低浊度水进行的膜通量恢复性能的试验。进水浊度:47，出水浊度:23。试验时，在60min内每隔10min测定一次膜通量，考察其膜通量的变化情况。每次测试之后，均曝气10min，从实验结果可以看出，经过短时间曝气均能基本恢复到原来的水平。最后膜通量可稳定在180～200(l/h·m2)之间。图7是用高浊度水进行的膜通量恢复试验。连续进行了3次试验，每次抽滤45min，然后曝气8min。从

8、图7可以看出，经过短时间的曝气，膜通量也基本恢复到原来的水平。　　2.3处理废水的试验　　在反应器内安装蜂窝