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陶瓷动态膜在印花废水深度处理中的应用研究

柳林  
【摘要】:本文以提高膜渗透通量、降低陶瓷膜设备的运行成本为目标,以印花废水的深度处理为应用背景,分析了印花废水深度处理的现状,提出了以陶瓷动态膜为手段,以组合移动床生物膜反应器作预处理装置,以实现新型陶瓷膜在该领域的工程应用研究。 日益短缺的淡水资源已经直接威胁到中国经济的可持续发展。印花作为中国最普通的劳动密集型微利行业,每天耗费大量的淡水并且产生同等的高色度、高浊度和高化学需氧量的废水,因此,印花废水的回用引起了更多人的关注。反渗透和纳滤膜分离技术用于废水的深度处理尽管能够去除大部分细小的悬浮颗粒和无机离子,但它们成本和能耗都偏高,利用在廉价支撑体上生成的滤饼层充当过滤机能的动态膜则更具经济优势。 本试验用PAC做涂膜材料在多孔陶瓷管上生成动态膜,最佳的操作条件是:涂膜时间15min、操作压差0.2MPa、错流速度0.75m/s、PAC投加量1.5g/L。在颗粒受力分析基础上,研究了动态膜的成膜机理,数据分析显示,成膜过程的前10min符合中间阻塞模型,后10~15min符合滤饼阻塞模型。阻力分析表明,滤饼层阻力占总阻力的66.5%,自来水冲洗就能够有效去除;接下来先用氢氧化钠(0.2mol/L)再用草酸(0.2mol/L)各清洗40min,纯水通量恢复到90%以上。 在比较A/O和组合移动床生物膜反应器的降解过程和处理效果的基础上,确定组合移动床生物膜反应器是更加适合印花废水的预处理方案。通过镜检方法对微生物的组成进行了长期观察,发现组合移动床生物膜反应器中存在大量的悬浮和固着原生动物,但未发现后生动物。 在进水COD(294~412mg/L)、浊度(19~28mg/L)、色度(61~83倍)时,整套装置对工厂印花废水的平均去除率分别可达90%、97%和95%,出水水质满足印染废水回用水质标准。通过膜污染机理分析,发现胞外聚合物(EPS)是影响滤饼层渗透性能的主要因素之一,蛋白质对陶瓷动态膜污染贡献最大,而多糖对滤布动态膜污染贡献最大;采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDX)研究膜污染物的形态和成份,发现Ca、Mg等无机元素在膜面发生特征吸附,导致膜污染加重,通过先碱洗再酸洗,能有效恢复膜的渗透通量。清洗与再生为整套装置的长期稳定运行提供了保证;产泥率低的成本优势使该系统较其他处理方法更具竞争力。 本文的结论是,陶瓷动态膜用于印花废水的深度处理及回用是一种环境友好的、经济的新技术。


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