MBR膜與UF膜比較

1、工藝比較選擇膜生物反應(yīng)器 ( MBR )、超濾 ( UF ) 作為反滲透 ( RO)的預(yù)處理工藝在實(shí)際中的應(yīng)用日益廣泛。為給 RO工藝提供優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定的水質(zhì) ,比較了兩個(gè)工藝的出水水質(zhì)和運(yùn)行穩(wěn)定性。工藝部分UF 系統(tǒng)由于選用了內(nèi)壓式中空纖維膜, 為防止懸浮固體干擾其正常運(yùn)行, 故對(duì)二沉池出水進(jìn)行了氣浮、過濾等預(yù)處理, 并以預(yù)處理后的出水作為UF 系統(tǒng)的進(jìn)水。UF系統(tǒng)的工藝參數(shù):設(shè)計(jì)膜通量為68L/(m2/h), 循環(huán)倍比為2 系統(tǒng)回收率為90%,跨膜壓力為 0.04 0.12MPa。MBR 系統(tǒng)由于選用了外壓式中空纖維膜, 無需單獨(dú)增設(shè)預(yù)處理設(shè)備，后進(jìn)行調(diào)節(jié)處理后的出水作為MBR 系統(tǒng)的進(jìn)水。只

2、用常規(guī)格柵分離MBR 系統(tǒng)的工藝參數(shù)間(HRT)為 7 8h 氣水比為:設(shè)計(jì)膜通量為40L/(m2/h), 平均污泥濃度16： 1 跨膜壓力為0.016 0.02MPa。(MLSS)6.66g/L,水力停留時(shí)試驗(yàn)?zāi)?shù)膜法水處理系統(tǒng)的膜參數(shù)選擇十分關(guān)鍵, 試驗(yàn)所用膜的參數(shù)見表1。表 1 UF和 MBR 系統(tǒng)的膜參數(shù)項(xiàng)目UFMBR膜材料P (聚砜 )MPVDF (聚偏氟乙烯)膜類型中空纖維中空纖維組件類型柱狀膜組件浸入式膜組件過濾方式內(nèi)壓式外壓式運(yùn)行方式交錯(cuò)式抽吸式膜孔徑切割分子質(zhì)量為100 ku0. 1 Lm在 UF 和 MBR 系統(tǒng)的進(jìn)、 出水管路上分別安裝了取樣閥, 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及分析方法均按

3、標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行。結(jié)果與討論對(duì)濁度的去除RO 工藝對(duì)進(jìn)水濁度有嚴(yán)格要求。MF 和 UF 過濾可有效去除水中的懸浮物和微生物, 但對(duì)某些有機(jī)物和無機(jī)物卻無法去除。試驗(yàn)中UF 系統(tǒng)的進(jìn)水濁度為0.35 7.67NTU,出水濁度為 0.10 0.29NTU, 對(duì)濁度的平均去除率為 93.2%。MBR 系統(tǒng)的進(jìn)水濁度為 1.4 10NTU,出水濁度為 0.13 0.24NTU,對(duì)濁度的平均去除率為94.7%。對(duì)兩系統(tǒng)的進(jìn)、出水濁度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析, 結(jié)果見表 2表 2 UF 和 MBR 系統(tǒng)的進(jìn)、出水濁度分析項(xiàng)目平均值 /NTU均方差 /NTU變異系數(shù)UF進(jìn)水2. 613.031.164出水0.185.56*

4、10-20.309MBR進(jìn)水5.023.40.677出水0.144.99*10-30.036比較表 2 中 UF 和 MBR 系統(tǒng)的進(jìn)水平均濁度可以看出, UF 系統(tǒng)的預(yù)處理工藝對(duì)濁度的去除率僅為 48%。在進(jìn) 水濁度稍高于UF 系統(tǒng)的情況下 , MBR 系統(tǒng)的出水濁度平均值和穩(wěn)定性均優(yōu)于 UF 系統(tǒng)。根據(jù)孔徑近似計(jì)算的相關(guān)理論切割分子質(zhì)量為100 ku 的超濾膜的孔徑約為0.011Lm, 遠(yuǎn)小于試驗(yàn)中MBR 所用的微濾膜的孔徑 ,但由于 MBR 系統(tǒng)內(nèi)微濾膜表面泥餅層對(duì)引起濁度的物質(zhì)起到了很好的截留作用, 所以 MBR 系統(tǒng)對(duì)濁度的去除效果優(yōu)于UF 系統(tǒng)。對(duì)工業(yè)廢水處理而言 ,沖擊負(fù)荷難以避

5、免,考慮到試驗(yàn)的可操作性,僅對(duì) M BR 系統(tǒng)進(jìn)行了沖擊負(fù)荷試驗(yàn)。將精制對(duì)苯二甲酸(PTA)廢水直接加入MBR 系統(tǒng)的進(jìn)水點(diǎn),考察系統(tǒng)出水水質(zhì)的變化。整個(gè)運(yùn)行期間的進(jìn)、出水濁度見圖2圖 2 MBR 對(duì)濁度的去除由圖 2 可以看出 ,投加 PTA廢水使進(jìn)水濁度增加,但 MBR 出水濁度幾乎沒有變化,仍維持在 0.14NTU 左右 , 這表明 M BR 系統(tǒng)具有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力。對(duì) COD 的去除UF 系統(tǒng)的進(jìn)水COD 為 212 331mg /L, 出水 COD為 182 298mg /L, 對(duì) COD 的平均去除率為 16.3%。MBR 系統(tǒng)的進(jìn)水COD為 202 374mg /L,出水

6、COD 為 125 298 mg /L,對(duì) COD的平均去除率為 28%。對(duì)兩系統(tǒng)的進(jìn)出水COD作統(tǒng)計(jì)分析 , 結(jié)果見表 3。表 3 UF 和 MBR 系統(tǒng)的進(jìn)、出水COD 分析項(xiàng)目平均值（ mg/L ） 均方差 (mg/L)變異系數(shù)進(jìn)水26.43.660.139UF22.13.420.155出水M進(jìn)水27.95.160.185BR出水30.14.250.211比較表 3 中兩系統(tǒng)的進(jìn)水COD 可以看出 ,氣浮、過濾等預(yù)處理工藝對(duì)COD 幾乎沒有去除作用由此可以推斷經(jīng)純氧曝氣后二沉池出水中的有機(jī)物多為小分子質(zhì)量的有機(jī)物。比較UF系統(tǒng)進(jìn)、出水COD 可以看出 ,切割分子質(zhì)量為100ku 的超濾膜

7、對(duì)經(jīng)預(yù)處理后的剩余有機(jī)物沒有顯著的截留作用。另外, MBR 對(duì) COD 的去除效果也不明顯, 由于 MBR 采用了較長(zhǎng)的HRT,系統(tǒng)內(nèi)維持了較高的MLSS,所以其生物作用較強(qiáng),由此可以推斷經(jīng)純氧曝氣處理后二沉池出水中的有機(jī)物多為難生物降解有機(jī)物。沖擊負(fù)荷試驗(yàn)期間發(fā)現(xiàn)MBR 對(duì) COD 去除的效果較好,試驗(yàn)結(jié)果見表4。表 4 沖擊負(fù)荷下MBR 系統(tǒng)的進(jìn)、出水COD分析項(xiàng)目最大值 （ mg/L ） 最小值（ mg/L ） 平均值（ mg/L ）平方差值（ mg/L ） 變異系數(shù)進(jìn)水1428512220.460.168出水31.719.225.74.340.458對(duì)比表 3、 4 可以發(fā)現(xiàn) , 正常

8、情況下進(jìn)水COD的、均方差為5.16 mg /L, 而沖擊負(fù)荷階段則高達(dá) 20.46mg /L, 但該階段出水 COD 的均方差與正常情況相比變化不大 ,這說明在進(jìn)水 COD 變化較大的情況下 ,出水 COD 沒有顯著波動(dòng)。 由此可見 ,在耐 COD 沖擊負(fù)荷方面 , MBR 工藝具有較強(qiáng)的優(yōu)越性。SDI 值SDI主要用于表征水中膠體和懸浮物微粒的多少,是反滲透系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)的重要指標(biāo)。研究表明 , SDI值與膜表面累積的污染物數(shù)量有關(guān),當(dāng) SDI 超過一定數(shù)值后,即使只有少量增加有,污染物的數(shù)量也會(huì)大幅增長(zhǎng)。所以在滿足RO 所要求的進(jìn)水SDI 5的前提下 ,進(jìn)水 SDI值越小對(duì) RO系統(tǒng)越有利

9、。試驗(yàn)中對(duì) UF 和 MBR 系統(tǒng)的出水 SDI進(jìn)行了檢測(cè) , 結(jié)果見表 5。表 5 UF 和 MBR 系統(tǒng)的出水 SDI 分析項(xiàng)目最大值（ mg/L ） 最小值（ mg/L ） 平均值（ mg/L ） 平方差值（ mg/L ） 變異系數(shù)U3.620.742.50.610.24F4M2.851.832.220.420.18BR9作為精密過濾技術(shù) ,MF 和 UF 幾乎能將水中的膠體和懸浮物全部截留,從表 5 可以看出 ,UF 和 MBR 系統(tǒng)的出水 SD I 值都比較穩(wěn)定 ,平均值均小于3 但 MBR 系統(tǒng)出水的 SDI 平均值略小于 UF 系統(tǒng) ,均方差和變異系數(shù)也小于UF 系統(tǒng) ,這表明 MBR 的出水水質(zhì)和穩(wěn)定性均優(yōu)于UF系統(tǒng)。結(jié)論與建議 MBR 與 UF系統(tǒng)用于深度處理廢水,其出水水質(zhì)良好。 UF 系統(tǒng)出水濁度平均為0.18NTU,COD 平均為 22.1mg /L, SDI 平均為 2.50; MBR 系統(tǒng)出水濁度平均為0.14 NTU, COD平均為 20.1mg /L, SDI 平均為 2.22。在對(duì)濁度的去除上, MBR 系統(tǒng)無論是出水濁度平均值還是出水濁度的穩(wěn)定性均優(yōu)于UF 系統(tǒng)。在對(duì)COD的去除上 , UF 系統(tǒng)對(duì)預(yù)處理工藝出水的COD 去除效果不明