膜生物反应器处理柠檬酸酸洗废液的研究

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1、膜生物反应器处理柠檬酸酸洗废液的研究摘要：介绍了中空纤维膜膜生物反应器处理柠檬酸酸洗废水的研究。结果表明：在HRT为12h，溶解氧为5～6mg/L的条件下，该实验装置对柠檬酸酸洗废水中的COD、NH3-N和SS的去除率都在90%以上。采用膜生物反应器处理柠檬酸酸洗废水效率高，出水水质稳定，操作管理容易。关键词：膜生物反应器柠檬酸酸洗废水废水处理　　　　目前，为了确保锅炉的水汽质量以及抗腐蚀性，必须对锅炉进行定期清洗。柠檬酸就是其中的一种清洗剂。其水溶液对金属的侵蚀性很小，清洗锅炉的效果好，安全无毒，工艺简单，所以它经常被应用于大型火力发电厂锅炉系统的清洗，然而其废液的处理却是一

2、个难题。该废液中的有机物浓度非常高，COD达数万mg/L，pH为3～4，且排放量大。如此大量的高浓度有机废液如果不经处理而直接排放，势必对环境造成严重的污染。　　国内外对该废液的处理研究有很多的方法[1]，但是用膜生物反应器来处理的还未见报道。膜生物反应器是将膜分离技术和生物处理技术直接结合，用膜组件来代替二沉池，并能将几乎所有的微生物截留在生物反应器中，使其具有处理效率高、出水水质好和操作管理容易等优点[2～4]。本实验的目的在于验证用膜生物反应器处理柠檬酸酸洗废液的可行性，培养与驯化出适合该废水的活性污泥，使其达到理想的分离效果。　　1实验装置与工艺参数　　1.1实验装置　

3、　实验装置（自行设计研制）如图1所示。其中反应器的有效容积为100L。本实验装置由生物反应器和超滤膜组件两部分组成：废水由水箱顶部平稳进入生物反应器中，在好氧条件下，废水中的有机物被微生物降解，去除废水中的大部分有机物，然后由泵增压进入膜组件，在压力的作用下，透过液成为系统的出水，其中的大分子物质、活性污泥被膜截留后，回流至生物反应器中。系统的出水流量由调节阀控制。在生物反应器中，曝气头设置于反应器的底部，由空压机提供氧气。气体的流量由气体流量计调节。　　实验装置的运行参数：（1）HRT为12h；（2）曝气量为0.8～1.0m3/h　　　　　1.空气压缩机；2.曝气头；3.生物

4、反应器；4.污泥泵；5，6，7，12.阀门；8，9.压力表；　　10.超滤膜组件；11.流量计；13.反冲洗泵；14.清水箱　　图１　膜生物反应器工艺流程　　1.2实验用膜　　实验用的膜组件采用大连化学物理研究所研制的聚砜中空纤维超滤膜。其有效面积2m2，切割分子质量为30000。最高工作压力为0.2MPa。　　1.3实验水质　　实验用水模拟柠檬酸酸洗废水和生活污水混合配制。　　（1）生活污水水质：　　生活污水采用人工模拟配水，由磷酸二氢钾、蔗糖、尿素、淀粉、硫酸铜、氯化钙等配制而成。水质大致为：COD300～400mg/L，pH6.5～8.0，NH3-N4～6mg/L，TC3

5、8～44mg/L，TN6～8mg/L　　（2）柠檬酸废水水质：　　本实验的废水是模拟实际酸洗工艺，以5%的柠檬酸，同时加入缓蚀剂及碳钢腐蚀物，控制温度80～100℃，直到其浓度恒定为止。水质分析如表1所示。　　表1柠檬酸废水的水质分析指标COD/(mg×L-1)BOD5/(mg×L-1)Fe/(mg×L-1)pHP颜色TC/(mg×L-1)TN/(mg×L-1)均值20000800031203.1痕量深黄816670　　1.4分析项目和测试方法　　COD、BOD5、MLSS等均按标准方法测定；pH采用的是PHS数显酸度计进行测定；Fe采用的是邻二氮菲分光光度法测定；P采用的是钼

6、锑抗分光光度法测定；TC、TN用MicroN/C2000总有机碳测定仪。　　2实验内容与结果分析　　2.1系统对COD的去除效果及MLSS的变化　　2.1.1系统对COD的去除效果　　通过测定实验中的原水、生物反应器中的上清液（混合液静沉过滤后）和膜组件出水的COD浓度变化，考察系统对COD的去除率，结果如图所示2。　　　　图2COD的处理效果　　从图中系统进水、生物反应器的上清液以及膜出水的COD可以看出，运行期间，废水的COD值变化较大，在875.5～3150.0mg/L之间变动，但是出水的COD值都小于100mg/L，去除率达到92%以上，没有受到进水浓度变化的影响，说明

7、系统运行较稳定，冲击负荷对出水中的COD没有影响。　　系统中COD的去除主要是靠生物反应器中的微生物的降解来实现的，活性污泥对之起到了很重要的作用。而膜对废水中的有机物的截留弥补了生物反应器处理的不稳定性，对生物反应器的处理效果起到了强化作用：①超滤膜组件的拦截作用使生物反应器中的污泥保持较高的浓度，提高了生物反应器中的生化反应速度和程度。②膜组件截留了废水中的可溶性大分子物质，使这些物质能在生物反应器中被微生物充分降解，提高出水水质。　　2.1.2MLSS的变化　　在膜生物反应器中，由于超