PE微濾膜處理餐飲廢水的試驗研究

1、微濾膜處理餐飲廢水的試驗研究秦普豐，譚周亮，周惜時，雷鳴（湖南農業(yè)大學資源與環(huán)境學院，湖南長沙）摘要：采用外壓管式的微濾膜裝置處理餐飲廢水，研究了操作壓差、料液流量、操作時間等操作條件對膜通量的影響，確定了最佳操作條件（操作壓差為，料液流量為在最佳操作條件下對模擬餐飲廢水進行了處理，結果表明，微濾膜）。對模擬餐飲廢水有較好的處理效果，處理后水質達到了標準。同時，對膜污染的防治與清洗也進行了一定探討，結果發(fā)現(xiàn)采用短時脈沖反沖洗效果較好。關鍵詞：微濾膜；餐飲廢水；膜通量；操作條件；膜污染中圖分類號：文獻標識碼：文章編號：（）增刊，（，）：，：；近幾年，我國第三產業(yè)發(fā)展迅速，餐飲業(yè)以每年大氣、土的速

2、度發(fā)展，同時排污量劇增，對水體、壤帶來了巨大的污染。餐飲廢水是指由餐飲業(yè)排放未經處理的污水，其成分復雜，包含有植物纖維、淀粉、蛋白質、洗滌劑、各種佐料、無機鹽等，尤其是含有大量動植物油及各種膠體和懸浮體，是生活污水中一種較難處理的污水。其主要危害是：（）排放具有間歇性及水質水量不穩(wěn)定性等特點，它的排放較大程度地影響著城市生活污水的水質水量，不利于城市污水處理廠的穩(wěn)定運行。（）含雜物油脂及氮磷化合物較多，如直接排入江河湖海中，可導致天然水體的富營養(yǎng)化，嚴重時形成的油膜能阻止水體復氧，導致水生生物死亡，破壞水體生態(tài)平衡；如排入市政排水管網中，低溫時易堵塞管道，高溫時易滋生細菌，產生惡臭，腐蝕管道。

3、（）餐飲廢水中含有多種致癌有毒物質，嚴重危害人體健康。因此，加強對餐飲廢水的處理已成為目前生活污水處理中一個緊迫而又棘手的問題，國家環(huán)保總局、各省市環(huán)保部門都對餐飲廢水的處理提出了具體要求與對策。目前，對餐飲廢水處理方法的研究主要集中在混凝、氣浮、過濾、粗粒化法等物化處理方法及生物處理方法（如生物轉盤、普通活性污泥法、收稿日期：作者簡介：秦普豐（），男，湖南沅江人，講師，在讀博士，主要從事水處理和水環(huán)境污染控制技術等方面的研究。等），但這些方法都具有這樣或那樣的缺點，使餐飲廢水的治理不如人意、。綜上可知，開展對餐飲廢：水處理方法的研究具有重要的現(xiàn)實意義，對餐飲廢水第卷增刊農業(yè)環(huán)境科學學報處理設

4、備的開發(fā)具有廣闊的市場前景。試驗部分方法簡介本研究采用微濾法處理餐飲廢水，微濾法為膜分離方法中一種重要的方法。膜分離法是指利用隔膜使溶劑（通常是水）同溶質或微粒分離的方法。膜法在油和含油廢水中的處理中，可有效地實現(xiàn)油水分離，并具有如下優(yōu)點：不需加入其他試劑，是一種物理分離；不會產生含油污泥，濃縮油可回收或焚燒處理；廢水中油分濃度變化幅度大時透過流量和水質基本不變；一般膜法只需壓力循環(huán)廢水，設備費用和運轉費用低。餐飲廢水中動植物油含量高，另有蛋白質、纖維素、表面活性劑等，膜法在含油廢水、釀造廢水、日用化工廢水處理中的成功應用為其用于處理餐飲廢水提供了經驗及技術支持。微濾法處理廢水的基本原理是：微

5、濾亦稱精過濾，基本原理屬于篩網狀過濾，在靜壓差作用下，小于膜孔的粒子通過濾膜，大于膜孔的粒子則被截留到膜面上，使大小不同的組分得以分離，操作壓差為。除此之外，還有膜表面層的吸附截留和架橋截留，以及膜內部的網絡截留。文獻認為，微濾所能過濾的微粒在之間，因此微濾能有效去除含油廢水中的乳化油微粒。廢水來源實際餐飲廢水為學生食堂排放廢水。為模擬餐飲廢水在自來水中加入定量“金龍魚”食用油與適量洗滌劑等物質，高速攪拌，使成穩(wěn)定乳化狀態(tài)。清洗水為實驗室自來水。試驗裝置及流程試驗裝置為自制的外壓套管式閉路循環(huán)膜分離裝置，膜為燒結微濾膜。組件規(guī)格（直徑高）為，濾膜尺寸（外徑內徑長）為，濾膜有效過濾面積為。試驗裝

6、置流程如圖所示。料液由料液桶被離心泵經轉子流量計輸送至膜組件，在一定操作壓差和流量下，透過液通過膜組件由清水桶收集，而濃縮液回到料液桶，當膜通量下降到一定程度，出現(xiàn)膜污染及膜堵塞后，則取清洗桶中清水對膜組件進行反沖洗。試驗方法（）清水條件下測定某一固定流量下（、）不同操作壓差與膜通量之間的關系。圖試驗裝置流程圖（）在（）的基礎上確定最適操作壓差，在最適操作壓差下研究料液流量對膜通量的影響，并研究在該操作條件下膜通量隨操作時間變化的規(guī)律，確定穩(wěn)定膜通量。（）在（）、（）的基礎上確定試驗裝置的最佳操作條件，處理模擬餐飲廢水，研究其處理效果。（）水質表征指標及測定方法：以與動植物油含量表征水質指標，

7、測定方法為重鉻酸鉀法（測定儀器為化學耗氧量測定儀及型微波消解測定儀）和國家標準方法重量法。（）膜的分離性能用去除率（）（包括和動植物油的截留率）和膜通量（）表征：去除率式中：為料液濃度，；為透過液濃度。膜通量透水量（）膜面積（）透水時間（）（）膜通量測定方法：在操作條件相對穩(wěn)定時，用量筒收集內滲透液的體積，將其轉化為單位時間內單位膜面積的滲透液的體積（）；（）膜通量恢復評估方法：用清洗前后清水循環(huán)過濾時的膜通量比較。結果與分析操作條件的確定操作壓差對膜通量的影響膜過濾過程的操作壓差是指膜組件入口和出口的平均壓力與滲透側的壓力之差，即（）式中：為壓差，、分別為膜組件入口和出口的平均壓力及滲透側的

8、壓力。操作壓差是膜過程的推動力，其大小直接影響膜過濾的性能。秦普豐等：微濾膜處理餐飲廢水的試驗研究年月本研究試驗裝置因入口與出口處都與大氣相通，故本試驗將壓力表所示壓力視為操作壓差。圖為一定溫度時不同原水流量下膜通量與操作壓差的關系，從圖中可以看出：當料液處于低流量（）和高流量（）時，膜通量隨操作壓差的增長而增長較快，幾乎成直線增長，但其增長并不具有特定的規(guī)律，而在料液流量為下，膜通量的增長顯現(xiàn)一定的規(guī)律，且其變化幅度較平緩。值得注意的是即使在不同流量下，當操作壓差時，膜通量是穩(wěn)定的，幾乎為同一值。因此，對操作壓差的選擇集中圖固定操作壓差下料液流量對膜通量的影響在左右，但考慮到壓差提高使膜通量

9、增大，同時壓差增大，使能耗增大，又考慮到膜通量的變化穩(wěn)定性，確定本試驗裝置操作條件為：操作壓差（廠方提供膜管的最大允許操作壓差為）。圖不同流量下膜通量與操作壓差的關系料液流量對膜通量的影響微濾的操作工藝通常有種，即死端過濾（間歇式）、錯流過濾。本試驗采用錯流過濾方式，一般認為錯流操作方式可防治和減少膜污染，同時，增大料液流速（流量）可提高膜通量，但也意味著料液循環(huán)量的增大及能耗的增加。結合操作壓差對膜通量的影響試驗，選擇一定溫度下操作壓差為、時膜通量隨流量變化的試驗，結果如圖所示，從圖中可以看出隨著料液流量的提高，不同操作壓差下的膜通量趨于一致，由圖可知：在料液流量為下膜通量的變化呈現(xiàn)一定的規(guī)

10、律性，增長幅度基本相同，且在操作壓差下，膜通量是穩(wěn)定的。所以，綜合考慮操作穩(wěn)定性及能耗等因素，確定本試驗料液操作流量為。不同操作壓差下膜通量衰減曲線為檢驗膜組件的運轉性能，為試驗裝置運行周期的確定提供參考，我們做了料液流量下不同操作壓差下膜通量衰減曲線的試驗，運行時間為，其具體變化情況如圖所示。圖不同操作壓差下膜通量衰減曲線由圖中可以看出，操作壓差為時，膜通量下降最快，穩(wěn)定膜通量較低；當操作壓差為時，膜通量的變化幅度較大，顯得不穩(wěn)定；而在操作壓差為時，穩(wěn)定膜通量較高，且運行穩(wěn)定。所以，本試驗的操作壓差確定為。處理效果的分析對比預備試驗為了保證試驗方法的可行性，我們在試驗一開始就做了試驗裝置對截

11、留率的預備試驗，具體分析結果見表。表預備試驗中的截留率模擬餐飲廢水的處理效果研究根據實地檢測學生食堂洗碗槽廢水，其為，含油量為，考慮到實際第卷增刊農業(yè)環(huán)境科學學報餐飲廢水及含油量應較此值要低，所以配制了含油量為的模擬廢水（實際測得為模擬廢水在料液流量，為）。操作壓差下處理，測定其處理后、含油量，計算兩指標的去除率，考察試驗裝置、對、動植物油的截留率，具體分析結果見表。表模擬餐飲廢水處理后分析結果恢復效果無明顯差異，因此，認為，采用大流量短時脈沖反沖洗對膜進行再生是可行的。結論（）利用微濾膜處理餐飲廢水能有效截留餐飲廢水中的與動植物油，出水水質達到國家污水標準，且濃液中的動植物油可回收利用。（）

12、對于微濾膜，初步優(yōu)選了其操作參數：料液流量為，操作壓差應保持在左右，此操作條件下穩(wěn)定膜通量為；對受不同含油量模擬餐飲廢水的截留率為了考察試驗裝置對不同含油量模擬餐飲廢水的處理效果，分別研究了試驗裝置對含油量為、的模擬餐飲廢水的處理效果（處理效果用截留率表示），試驗結果見表。試驗操作條件：操作壓差為，料液流量為。由表中可以看出，對含油量為的模擬餐飲廢水處理效果較差，但所有處理水水質都基本達到了標準。表對不同含油量模擬餐飲廢水的截留率膜的清洗膜污染是指處理物料中的微粒、膠體粒子或溶質大分子由于與膜存在物理化學相互作用或機械作用而引起的膜表面或膜孔內吸附、沉積造成膜孔徑變小或堵塞，使膜產生透過流量與

13、分離特征的不可逆變化現(xiàn)象。有研究表明，對于微濾膜的再生，應采用間斷性沖擊式反沖洗。在試驗裝置的運行過程中，采用了、間歇反沖洗，清水流量為。結果表明，幾種方式的反沖洗的膜通量的污染的膜采取短時脈沖反沖洗，能使膜通量得到較好的恢復。在采用微濾處理之前應對餐飲廢水進行預處理，處理工藝建議采用隔油沉淀粗?；幚恚浣ㄔ旆绞揭瞬捎寐竦厥?，這樣可減少占地面積。參考文獻：張秀娟，蘇永渤，張郁民餐飲廢水處理方法研究工業(yè)用水與廢水，（）：賈隨堂，湯力同餐飲業(yè)含油污水治理技術與設備環(huán)境污染治理技術與設備，（）：王靖文，黎明浩，肖雨青淺論廣州市餐飲業(yè)廢水氣浮法設施存在的問題與對策廣州環(huán)境科學，（）：曾勝混凝磁分離處理廚房污水中國給水排水，（）：張自杰主編排水工程（第四版）北京：建筑工業(yè)出版社，許振良膜法水處理技術北京：化學工業(yè)出版社，邵剛膜法水處理技術北京：冶金工業(yè)出版社，劉蓉，張大年