鎮(zhèn)江市政一體化廢水處理設(shè)備鑄造品質(zhì)

高截留MBR是目前膜法水處理的一個研究熱點，包括正滲透MBR(FO—MBR)、納濾MBR(NF—MBR)、膜蒸餾MBR(MDBR)等。高截留MBR的特點是用截留分子質(zhì)量小的膜(如FO膜、NF膜等)代替?zhèn)鹘y(tǒng)MBR中的微濾(Microfihration，MF)或超濾(Uhrafihration，UF)膜，因此出水水質(zhì)優(yōu)良，在提升再生水水質(zhì)中具有良好的應(yīng)用前景。正滲透(Forwardosmosis，F(xiàn)O)是指水通過選擇性滲透膜從高水化學(xué)勢區(qū)域向低水化學(xué)勢區(qū)域的傳遞過程。由于FO膜出水中有機物含量很低，有利于減輕后續(xù)處理的壓力。Qin等將FO—MBR與RO工藝結(jié)合，既可以有效緩解RO膜污染，同時又解決了目前工業(yè)和市政污水處理排放中存在病原菌、微量有機物等問題。納濾(NF)膜具有很高的截留率，與RO膜相比其能耗較低。Yamamoto和Elimelech等課題組均對目前的MBR—RO工藝提出了新的改進方案，通過NF—MBR工藝獲得了較好的出水水質(zhì)，但是還需要解決NF通量較低等問題;Elimelech等制備了復(fù)合NF膜，與傳統(tǒng)的PVDF膜相比，該種膜具有更高的通量，同時提高了膜的抗污染性能。Elimelech教授課題組還將碳納米管與制膜結(jié)合起來，制備了納米管膜。這種膜具有很高的鹽截留率，在凈化污水方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

膜蒸餾MBR(MDBR)也是一類近年來比較新的高截留MBR，該反應(yīng)器需要較高的溫度環(huán)境(約５０℃，可利用廢熱)，以促使水通過膜蒸餾透過膜，出水純度高，污染程度輕，比傳統(tǒng)的MBR—RO工藝運行費用低。Fane等利用MDBR處理污水，污泥濃度能穩(wěn)定在５g/L，通量穩(wěn)定在５L/(m２•h)，污染輕。MDBR不僅出水水質(zhì)，基本不含有機物，而且對于RO膜等難以去除的N一亞硝基二甲胺(ND—MA)都能有效去除。除此之外，能耗＜１kW•h/m３。目前，MDBR還處于研究階段，如何使廢水生物系統(tǒng)適應(yīng)較高溫度、高鹽度及提高通量等是MDBR今后必須解決的問題。高截留MBR中，由于對有機物截留程度高，有機物停留時間(ORT)要遠大于污泥停留時間(SRT)和水力停留時間(HRT)，因此有機物能得到更多被降解的機會。在高截留MBR中普遍存在的問題是反應(yīng)器內(nèi)的微生物必須適應(yīng)高鹽度或者高溫環(huán)境，其次是能否在較高通量下不出現(xiàn)嚴重的膜污染，因此保持長期穩(wěn)定運行的方法還需要進一步研究。但是作為一種低能耗、處理效果優(yōu)異的新工藝，高截留MBR具有極大的研究和應(yīng)用價值。

１．２ 斜板膜生物反應(yīng)器

Yamamow等開發(fā)了缺氧/好氧MBR，即斜板MBR，其該工藝缺氧池中污泥濃度較高，可以吸附進水中大部分有機物，通過在缺氧段設(shè)置斜板分離污泥，吸附大量有機物的污泥可以進行消化，回收生物質(zhì)能。缺氧和好氧池的污泥濃度由缺氧池的上升流速和回流比確定，好氧池的污泥濃度控制在較低水平，可以有效緩解膜污染。Chiemchaisri等利用該反應(yīng)器處理垃圾填埋場的滲濾液，對BOD，和COD的去除率分別達到９９％和６０％以上，對總氮的去除率達８０％以上。Fontanos等利用該反應(yīng)器處理市政污水，通過調(diào)控回流比可以有效改變?nèi)毖醭睾秃醚醭氐奈勰酀舛龋瑢τ诓▌虞^大的進水具有很好的適應(yīng)能力。MBR與活性污泥法中的AB法類似，進水中大多數(shù)有機物通過吸附先被去除，然后通過消化等過程回收其中的生物質(zhì)能，后續(xù)的好氧生物處理工藝的負荷得到減輕，污泥濃度也可以降低，由此可以緩解膜污染。

１．３ 真空旋轉(zhuǎn)膜生物反應(yīng)器

真空旋轉(zhuǎn)MBR與傳統(tǒng)浸沒式MBR的不同之處在于其膜組件是可以活動的，該組件以１~２r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的剪切力與中央大氣泡曝氣產(chǎn)生的氣體對膜表面的沖刷作用可使組件任何部分都不聚集污泥，因此無需清洗。Keucken等對真空旋轉(zhuǎn)MBR進行了中試研究，膜組件由一中空的旋轉(zhuǎn)軸組成，周圍有６—８塊膜組件，膜材料是孔徑為０．０４的聚醚砜膜。結(jié)果表明，長期運行過程中(尤其在低溫條件下)能保持TMP的穩(wěn)定。

２、MBR在污水再生處理中的應(yīng)用

城市污水的再生利用是實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用和城市可持續(xù)發(fā)展的環(huán)節(jié)，是解決水資源供需矛盾，減輕水體污染，改善生態(tài)環(huán)境的重要途徑。近年來MBR在污水再生利用中的應(yīng)用越來越廣泛，并帶來明顯的經(jīng)濟效益、可觀的環(huán)境效益和社會效益。

3、MBR的應(yīng)用愿景

隨著水資源短缺及水污染日趨嚴重，MBR作為一種水污染控制與污水回用的而受到越來越多的重視。結(jié)合目前的經(jīng)濟水平和MBR工藝的特點，在以下方面加以推廣和應(yīng)用具有極大潛力。

(１)通過采用MBR工藝使污水處理廠的末端水成為可以回用的中水，實現(xiàn)城市污水資源化。

(２)應(yīng)用于高濃度、有毒、難降解工業(yè)廢水的處理。

(３)適合城市生活小區(qū)等小規(guī)模、有機負荷不高的污水處理。

隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，產(chǎn)生了諸多難降解的廢水，其中尤如紡織染整等所產(chǎn)生的廢水具有難降解、重金屬殘留等特點，此類工業(yè)廢水進入環(huán)境水體后對水體生物甚至人類健康產(chǎn)生嚴重的危害。為了去除廢水中難降解有機物可生化性，并對其中部分難降解有機物進行降解，芬頓工藝被廣泛應(yīng)用。芬頓工藝能對很多種類的有機物進行氧化降解，這是由于芬頓反應(yīng)的本質(zhì)是H2O2在Fe2+的催化作用下能生成氧化還原電位僅次于F2的•OH，能有效將難降解的高分子有機物氧化成小分子有機物，并降解部分有機物。

印染等工業(yè)廢水不僅存在難降解的問題，還存在諸如銻等毒害污染物的殘留。為保證水體生態(tài)安全，在控制出水常規(guī)污染物濃度的同時，印染廢水排放對銻等有毒有害污染物提出了控制要求。

紡織染整行業(yè)的工業(yè)廢水排放量居中國工業(yè)廢水排放量第三，將印染廢水深度處理后經(jīng)過超濾車間后進行中水回用能夠有效緩解水資源短缺，但是普通深度處理對水質(zhì)的改善程度有限。本文的印染廢水芬頓+活性炭濾池深度處理方法具有低成本、處理高效的特點，經(jīng)處理后的廢水可以達標排放。

鎮(zhèn)江市政一體化廢水處理設(shè)備鑄造品質(zhì)

2、技術(shù)路線

該工藝流程為：在調(diào)節(jié)池進行芬頓反應(yīng)前pH調(diào)節(jié)，在調(diào)節(jié)池尾端進行催化劑投加；在芬頓反應(yīng)池前期進行雙氧水投加，在芬頓反應(yīng)池中后期根據(jù)水質(zhì)條件進行PFS投加，在芬頓反應(yīng)池尾端投加堿液對出水pH進行調(diào)節(jié)；在沉淀池的混凝段進行PAC投加并在隨后進行PAM投加，發(fā)生混凝反應(yīng)，在沉淀池的沉淀段進行泥水分離；其中，芬頓/混凝/沉淀處理階段還包括：在污泥調(diào)理池對沉淀池泥水分離得到的污泥部分進行預(yù)處理后回流至芬頓反應(yīng)池和沉淀池的混凝段，利用回流絮體在芬頓反應(yīng)池發(fā)生酸性預(yù)混凝反應(yīng)，利用回流絮體在沉淀池發(fā)生二次中性混凝反應(yīng)。

2.1 芬頓/混凝/沉淀處理階段

（1）在芬頓/混凝/沉淀處理階段按照以下工藝參數(shù)進行：在調(diào)節(jié)池進行芬頓反應(yīng)前pH調(diào)節(jié)，在調(diào)節(jié)池尾端進行催化劑投加；在芬頓反應(yīng)池前期（5-10min）進行雙氧水投加，曝氣量0.5~0.6m3（/h•m3）池容或1.5~1.8m3（/h•m2）池表面積（池深度以3m計，后同），在芬頓反應(yīng)池中后期（3-3.5h）根據(jù)水質(zhì)條件進行PFS（0~0.6％）以及化學(xué)污泥（3％~5％）投加，曝氣量0.9~1.0m3（/h•m3）池容，在芬頓反應(yīng)池尾端（4h后）投加堿液對出水pH進行調(diào)節(jié)，曝氣量0.6~0.9m3（/h•m3）池容；在沉淀池的混凝段進行PAC（0.3~0.5mmol/L，0.8％~1％）投加并在隨后進行PAM（0.2~0.5mg/L）以及化學(xué)污泥（3％~5％）的投加，發(fā)生混凝反應(yīng)，在沉淀池的沉淀段進行泥水分離。

（2）芬頓反應(yīng)池前期進行較弱的機械或鼓泡攪拌，中后期投加PFS后進行較強的機械或鼓泡攪拌，尾端投加堿液后進行中等強度（強度介于較弱和較強之間）的攪拌。形成非均勻式曝氣，不僅能夠有效避免由于過量曝氣削弱芬頓試劑處理效果，而且能夠節(jié)約曝氣攪拌成本。

（3）芬頓/混凝/沉淀系統(tǒng)包括混凝/絮體回用強化混凝系統(tǒng)以及沉淀系統(tǒng)，混凝/絮體回流包括混凝反應(yīng)、絮體回流吸附、PAM助凝等，能夠節(jié)約藥劑成本，降低污泥產(chǎn)生量。芬頓/混凝/沉淀系統(tǒng)的投藥系統(tǒng)前段采用正常芬頓反應(yīng)投藥系統(tǒng)，中后段投加PFS進行酸性混凝，并投加絮體進行吸附助凝，尾端投加堿液后進行中和反應(yīng)出水。

2.2 生物活性過濾處理階段

在生物活性炭濾池對沉淀池的出水進行生物降解、吸附過濾處理。生物活性炭濾池包括鐵氧化物填料以及生物活性炭填料。生物處理池對高效沉淀池出水進行COD、銻、濁度及色度、苯胺等進一步去除。污泥調(diào)理池對芬頓及混凝后的污泥部分進行預(yù)處理后回流至各階段。

3、工藝影響因素探討

（1）減弱芬頓反應(yīng)前中期攪拌強度。一般工業(yè)條件下，芬頓反應(yīng)過程采用鼓泡攪拌過程；大幅度攪動容易加快過氧化氫的分解，并降低亞鐵鹽離子的催化效率，造成其生成容易產(chǎn)生出使芬頓出水發(fā)黃的鐵離子。由于芬頓反應(yīng)過程僅需保證反應(yīng)體系混勻過程，因此對于實際鼓泡攪拌中，應(yīng)盡量減小過曝氣過程對芬頓試劑效率的影響。

（2）短暫增強芬頓反應(yīng)中后段攪拌強度增加或增大鼓泡量。芬頓反應(yīng)條件處于酸性條件，當水解度較高時，被發(fā)現(xiàn)鐵鹽水合物對銻等重金屬混凝去除的效果更優(yōu)。芬頓反應(yīng)中將亞鐵氧化為三價鐵，但由于混凝反應(yīng)所需要的G值高于芬頓反應(yīng)，因此將改變芬頓反應(yīng)中攪拌強度，在芬頓反應(yīng)中后段短時間增加攪拌強度，將芬頓與混凝反應(yīng)結(jié)合，形成新型芬頓反應(yīng)，并且由于具有較高的曝氣強度，能夠有效將殘留的過氧化氫分解，降低出水環(huán)境風(fēng)險。

（3）芬頓-混凝化學(xué)污泥預(yù)處理后回流。芬頓/混凝反應(yīng)后，所產(chǎn)生的化學(xué)污泥中含有大量鐵的水合氧化物，該水合氧化物被發(fā)現(xiàn)具有良好的重金屬吸附特性，吸附速率高，并且具有較高的助凝作用，考慮到如果單獨將該水合氧化物直接用于處理含重金屬的廢水，所需的攪拌設(shè)備管理運行費用以及構(gòu)筑物的占地費用等，將該水合氧化物回流到新型芬頓混凝部分以及高效沉淀池混凝部分，不僅能有效提高對銻等重金屬的去除，也能明顯降低出水色度及濁度。能有效降低芬頓反應(yīng)容易產(chǎn)生出水發(fā)黃等風(fēng)險。

將芬頓/混凝后的化學(xué)污泥進行沉降分離后，超聲攪拌后能有效增強污泥吸附效果，具有較高的利用價值。

（4）芬頓/混凝-生物活性炭濾池聯(lián)用。芬頓反應(yīng)能有效將大分子難降解有機物氧化為小分子有機物，但單純芬頓反應(yīng)對有機物的降解存在一定限度，面對日益嚴格的工業(yè)廢水排放標準，單純的芬頓反應(yīng)難以使出水COD穩(wěn)定達標，因此，結(jié)合生物活性炭濾池能對小分子有機物進一步降解的機理，將新型芬頓反應(yīng)后的出水經(jīng)過高效沉淀池后，通過生物活性炭二次生物降解、吸附過濾后出水。

（5）生物活性炭濾池填料中添加磁鐵礦等鐵氧化物。針對單純生物活性炭濾池運行過程中容易堵塞、生物膜難以形成等問題，通過加入磁鐵礦等礦石，重新對生物活性炭進行排布，有效降低污染物對生物膜的堵塞風(fēng)險；并且由于磁鐵礦能溶解出微量亞鐵離子及鐵離子等，對生物具有一定促進作用以及對出水中的重金屬進行進一步去除。