多組膜組件對市政污水處理效果對比試驗(yàn)

郭劍鋒

（太原市潤民環(huán)保節(jié)能有限公司，山西 太原 030000）

近年來，我國經(jīng)濟(jì)處于飛速發(fā)展的時(shí)代，工業(yè)得到快速發(fā)展的同時(shí)，人們的生活水平也得到顯著提高。在此大背景下，勢必會產(chǎn)生大量的工業(yè)和生活廢水。水資源為人類賴以生存的資源，其對人類生存和發(fā)展具有重要意義[1]。在當(dāng)前水資源匱乏的年代，提高工業(yè)和生活廢水的利用率為當(dāng)前水處理領(lǐng)域的研究重點(diǎn)；同時(shí)，在提高廢水利用率的同時(shí)還得關(guān)注處理成本。本文將對多組膜組件對市政污水的處理效果進(jìn)行試驗(yàn)比對研究。

1 MBR 概述

MBR 指的是膜分離技術(shù)與生物反應(yīng)器相結(jié)合的生物化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)。MBR 技術(shù)應(yīng)用于對污水的處理中具有獨(dú)特的優(yōu)勢，具體體現(xiàn)在如下幾點(diǎn)：

1）MBR 技術(shù)可以獲得更好的水質(zhì)，能夠?qū)U水中的雜質(zhì)、懸浮物、病毒和細(xì)菌等高效率地去除；

2）MBR 技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)污泥與水的有效控制和分離；

3）MBR 技術(shù)對污水進(jìn)行處理，整個(gè)反應(yīng)控制時(shí)間非常穩(wěn)定；

4）MBR 技術(shù)對污水進(jìn)行處理，整套工藝涉及到的占地面積均很小。

目前，根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)可將MBR 分為多種形式[2]。其中，根據(jù)膜放置位置的不同可將其分為分體式和一體式。從理論上講，分體式MBR 需要加大抽吸壓力，而一體式MBR 的抽吸壓力一般在100 kPa以下；但是，分體式MBR 的能耗要高于一體式MBR。當(dāng)前，MBR 一般采用超濾膜或者微濾膜，在上述膜組件的作用下將廢水中的懸浮物、細(xì)菌以及病毒等的截留尺寸控制在0.05 μm 左右，實(shí)現(xiàn)污泥和澄清水的高效分離。一般情況，由于MBR 所采用的膜組件的不同可將其分為平板式MBR、螺旋式MBR 和中空纖維式MBR。

MBR 技術(shù)對市政污水進(jìn)行處理勢必會造成對相關(guān)膜組件的污染，污染程度與本身膜組件的性能、實(shí)際污水處理的操作工藝以及其他相關(guān)的進(jìn)液特性等相關(guān)。因此，在實(shí)際污水處理過程中除了完成正常的污水凈化功能外，還需采用適當(dāng)?shù)哪で謇砗湍の廴究刂萍夹g(shù)保證最終的污水處理效果[3]。本文將重點(diǎn)對不同膜組件對市政污水的處理效果進(jìn)行試驗(yàn)研究。

2 不同膜組件對市政污水的處理效果的試驗(yàn)研究

2.1 試驗(yàn)對象

對于不同膜組件而言，由于所選型膜的孔徑大小和實(shí)際材質(zhì)存在差異，導(dǎo)致其對市政污水中不同類型污染物的截留能力、對膜污染的控制和清理能力存在區(qū)別。本節(jié)將重點(diǎn)對4 種膜組件對市政污水的處理效果進(jìn)行對比[4]。

4 種膜組件包括有：聚丙烯中空纖維膜、聚丙烯改性中空纖維膜、中空纖維管膜以及商品化聚丙烯中空纖維膜。該4 種膜的參數(shù)如表1 所示。

表1 試驗(yàn)對象類型及關(guān)鍵參數(shù)

本次試驗(yàn)主要對比了聚丙烯中空纖維膜、聚丙烯改性中空纖維膜、中空纖維管膜組成的膜組件與商品化聚丙烯中空纖維膜這4 種膜對廢水的處理效果。

2.2 試驗(yàn)方法

本次試驗(yàn)為定量分析，所采用的處理廢水為由人工配制的廢水。針對所配制的廢水，重點(diǎn)對其粒度、COD、BOD、氨氮、pH 等指標(biāo)進(jìn)行關(guān)注。在試驗(yàn)之前先對上述指標(biāo)進(jìn)行測定，具體測定儀器和水質(zhì)指標(biāo)，如第299 頁表2 所示。

表2 水質(zhì)測試儀器和指標(biāo)

2.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.3.1 膜自身特性對比分析

在試驗(yàn)前對4 種膜在甘油中進(jìn)行24h 的處理，將處理后的膜放置于50℃的環(huán)境中干燥82 h，而后將其放置于液氮中進(jìn)行淬斷處理；最后對其進(jìn)行噴金處理；將上述操作處理后的膜采用SEM 進(jìn)行照相，對這4 種膜的自身特性進(jìn)行對比，并得出如下結(jié)論：

1）中空纖維管膜的內(nèi)徑、外徑以及膜的壁厚為商品化中空纖維膜的6 倍左右；同時(shí)，中空纖維管膜的表面較商品化中空纖維膜更加平滑，內(nèi)表面也十分平整。

2）聚丙烯中空纖維膜與商品化中空纖維膜內(nèi)外表面的差異不明顯[5]。

3）聚丙烯中空纖維膜進(jìn)行改進(jìn)處理后期內(nèi)孔徑明顯減小，其表面表現(xiàn)為較為明顯的層狀結(jié)構(gòu)。

4）商品化中空纖維膜孔的分布比其他纖維膜分布更加均勻。

2.3.2 廢水處理效果

以4 種不同膜組件對廢水中COD、BOD、氨氮以及陰離子等去除比例為例，得出如表3 所示的測試結(jié)果。

分析表3 可知，針對COD，4 種膜組件去COD 的去除效果差異不明顯；針對BOD，中空管膜的去除效果最好，商品化纖維膜的去除效果最差；針對氨氮，4種膜組件的去除效果差異不明顯；針對磷酸根離子，以改性纖維膜的去除效果最差，其余3 種膜的去除效果差異不大。

表3 不同膜組件對應(yīng)的廢水處理效果對比

3 結(jié)論

水資源為人類賴以生存的關(guān)鍵資源，在當(dāng)前工業(yè)高度發(fā)展的時(shí)代，工業(yè)廢水和生活廢水的排放量非常大。如何實(shí)現(xiàn)對工業(yè)廢水和生活廢水的回收再利用，避免其對水資源污染的同時(shí)也達(dá)到了節(jié)約水資源的目的。本文重點(diǎn)對MBR 技術(shù)下不同膜組件對市政污水的處理效果進(jìn)行評估，并總結(jié)如下：

1）改性聚丙烯中空纖維膜孔的直徑由聚丙烯中空纖維膜的0.2 μm 降低為0.05 μm；而中空管膜孔的直徑較其他3 種膜組件的孔直徑均較大。

2）聚丙烯中空纖維膜經(jīng)過改性后對污染的去除能力得到提升，但是該類型膜在實(shí)際應(yīng)用需要提高較大的抽吸壓力，提高了處理成本；此外，4 種膜組件對廢水污泥處理效果均較好。