膜電絮凝反應(yīng)器處理生活污水的研究 畢業(yè)論文

原創(chuàng)性聲明茲呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下獨(dú)立完成的研究成果。除文中已經(jīng)明確標(biāo)明引用或參考的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果。本人依法享有和承擔(dān)由此論文而產(chǎn)生的權(quán)利和責(zé)任。聲明人（簽名）：日期：年月日膜電絮凝反應(yīng)器處理生活污水的研究[摘要]本課題采用電絮凝、膜生物反應(yīng)器集成設(shè)備，以生活污水為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)處理。探討電絮凝技術(shù)和膜生物反應(yīng)器相結(jié)合對(duì)生活污水的各項(xiàng)水質(zhì)污染指標(biāo)的去除效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，電絮凝對(duì)濁度的去除效果顯著，電絮凝時(shí)間達(dá)到120min時(shí)，對(duì)濁度的去除率可達(dá)到97%。電絮凝對(duì)氨氮、COD的去除效果并不明顯，去除率分別達(dá)到5.1%和50%；膜生物反應(yīng)器對(duì)濁度有進(jìn)一步的去除效果，當(dāng)膜生物反應(yīng)器反應(yīng)時(shí)間達(dá)到360min時(shí)濁度去除率達(dá)到98%。[關(guān)鍵詞]電絮凝膜生物反應(yīng)器濁度COD

TheresearchofDyeingWastewaterTreatmentbyElectrocoagulationandMembranebioreactor[Abstract]Inthisresearch,themethylenebluesolutionasresearchobject,puttousetheElectrocoagulationandMembranebioreactorintegrateddevices,andhaveadynamichanding.TheexperimentalresultsindicatedtheremovaleffectofturbiditybyElectrocoagulationisprominent,whenthetimeofElectrocoagulationcometo120min,theremovalcouldreach97%.TheremovaleffectofchromaandCODbyElectrocoagulationisnotprominent,theremovalis5.1%and50%;Membranebioreactorhasafurtherremovaleffecttoturbidity,whenthetimeofMembranebioreactorcometo360min,theremovalcouldreach98%.TheremovaleffectofCODbyMembranebioreactorisprominent,whenthetimeofMembranebioreactorcometo500min,theremovalofCODcouldreach95.5%.[KeyWords]Electrocoagulation,Membranebioreactor,Turbidity,COD

目錄209991引言 117962 1186711.2生活污水處理現(xiàn)狀綜述 118630生活污水成分分析 1327011.2.2生活污水處理現(xiàn)狀 227091.3電絮凝技術(shù) 285141.3.1電化學(xué)的發(fā)展 292971.3.2電絮凝技術(shù)的機(jī)理 3163391.3.3電絮凝的影響因素 3208481.4膜生物反應(yīng)器介紹與應(yīng)用 4147491.5本課題研究?jī)?nèi)容及目的 535102實(shí)驗(yàn)材料與方法 11232.1實(shí)驗(yàn)材料 1236002.1.1實(shí)驗(yàn)用水 1269962.1.2實(shí)驗(yàn)裝置 1274402.1.3實(shí)驗(yàn)試劑與設(shè)備 223912.2實(shí)驗(yàn)方法 394742.2.1污泥馴化 338542.2.2電絮凝反應(yīng)階段 3316022.2.3膜生物反應(yīng)器反應(yīng)階段 3208892.2.4對(duì)比實(shí)驗(yàn) 3277422.3分析項(xiàng)目及方法 4140332.3.1COD的測(cè)量 4286412.3.2濁度的測(cè)量 53612.3.3pH值的測(cè)量 5176313結(jié)果分析與討論 6183683.1運(yùn)行效果及分析討論 6304643.2電絮凝反應(yīng)階段 688393.2.1濁度的去除效果 644343.2.2氨氮的去除效果 6228503.2.3COD的去除效果 7192433.2.4pH值的變化 8174573.3膜生物反應(yīng)階段 9105093.3.1濁度的去除效果 956693.3.2氨氮的去除效果 1065373.3.3COD的去除效果 1157033.3.4pH值的變化 1257623.4對(duì)比試驗(yàn) 13207063.4.1濁度的去除效果 13218203.4.2氨氮的去除效果 13163013.4.3COD的去除效果 1492354實(shí)驗(yàn)結(jié)論 1611555致謝語(yǔ) 1719162參考文獻(xiàn) 181引言水資源短缺是21世紀(jì)人類面臨的最為嚴(yán)重的資源問(wèn)題。目前全世界只有1/4人群飲用到合乎標(biāo)準(zhǔn)的清水，1/3的人口得不到安全用水，而且缺水的形勢(shì)日趨嚴(yán)峻。我國(guó)人口占世界的22%，淡水資源只有世界的7%，人均供水量只有世界人均占有量的1/4。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年因缺水造成的糧食減產(chǎn)達(dá)50多億公斤，因缺水造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)1200億元，水資源的短缺嚴(yán)重地制約著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度。因此，解決水資源不足，開辟第二水資源-污水回用，是21世紀(jì)解決水資源危機(jī)的最有效途徑。近幾年，水處理領(lǐng)域出現(xiàn)了許多新型的處理方法，其中電絮凝和膜生物反應(yīng)器以其特殊的多功能性、能效高、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為了研究關(guān)注的焦點(diǎn)[1-2]。但是目前以上兩種技術(shù)投入在生活污水的處理中的研究還相對(duì)較少，主要還是集中在生活污水方面。而且單獨(dú)地將電絮凝技術(shù)或者是膜生物反應(yīng)器應(yīng)用在污水處理方面，效果并不能到達(dá)一種相對(duì)完美的地步。關(guān)于將電絮凝技術(shù)和膜生物反應(yīng)器相結(jié)合處理生活污水比較好也比較成功的一個(gè)方法是將電絮凝技術(shù)和膜生物反應(yīng)器二者結(jié)合，組成一個(gè)集成設(shè)備，利用電絮凝技術(shù)強(qiáng)化膜生物反應(yīng)器的處理效果，同時(shí)還可以延緩膜污染?？疾炝似鋵?duì)pH值、COD、氨氮等的去除效果,并與普通MBR進(jìn)行了比較,以期為MBR的強(qiáng)化除磷提供一種可行的方法此方法可以被廣泛應(yīng)用于各種有機(jī)廢水的處理中有很好的應(yīng)用前景。1.2生活污水處理現(xiàn)狀綜述1.2.1校區(qū)生活污水主要由居民日常生活、中小型食堂餐飲及公共衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施等排放的污水組成。校區(qū)排放的污水主要包括沐浴洗滌廢水、糞便水、餐飲廢水等。沐浴洗滌廢水有機(jī)物和懸浮物濃度相對(duì)較低，皂液和洗滌劑較高；糞便水懸浮物、有機(jī)物和細(xì)菌濃度較高；餐飲廢水油脂、有機(jī)物和懸浮物濃度較高。污水的主要污染物有SS、COD、BOD、總磷、總氮、動(dòng)植物油和糞便大腸菌群[3]。生活污水的主要排放特征是：外觀渾濁；容易惡化，若不及時(shí)處理容易產(chǎn)生臭味和腐敗變黑等現(xiàn)象；水中含有機(jī)物和氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)高，可提供微生物增長(zhǎng)和繁殖；一般不含有毒物質(zhì)，但含有大量細(xì)菌、病毒、寄生蟲卵等。1.2.2目前，中水回用的處理方法，一般是按照生活污水的各中污染物含量、中水用途及要求的水質(zhì)，采用不同處理單元組成的能夠達(dá)到處理要求的工藝流程。其處理系統(tǒng)一般由三部分組成：前期處理，中心處理，后期處理。前期處理一般是指一級(jí)處理（格柵和初沉池）；中心處理可分為兩類，即生物處理技術(shù)（活性污泥法或生物膜法）和膜分離技術(shù)；后期處理通常采用濾池、臭氧或二氧化氯氧化、紫外線殺菌、活性炭吸附等進(jìn)行深度處理。傳統(tǒng)的污水處理技術(shù)成熟可靠，但工藝流程復(fù)雜，占地面積大，操作管理復(fù)雜且技術(shù)上存在一定的不足：二沉池沉淀效率低，污泥生產(chǎn)量大，氯氣消毒會(huì)產(chǎn)生致癌物且具有一定的臭氧負(fù)荷，紫外線殺菌對(duì)糞便大腸桿菌的去除效果較差，二氧化氯和臭氧的使用效率受到水質(zhì)的限制。因此，尋求一種工藝流程簡(jiǎn)單、占地面積小、建設(shè)費(fèi)用少、運(yùn)行成本低、操作管理方便的污水處理技術(shù)成為研究者的焦點(diǎn)[4]。近年來(lái)，各種新型高效的污水處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，這些新的技術(shù)與傳統(tǒng)的生化污水處理工藝相比，具有固液分離效果好、生化效果高、出水水質(zhì)優(yōu)、設(shè)備集中、占地面積小、污泥濃度高、污泥負(fù)荷低、便于管理和自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)，基本上解決了傳統(tǒng)的活性污泥法存在的污泥膨脹、污泥濃度低等因素造成的出水水質(zhì)問(wèn)題，在污水處理中有著廣闊的前景[5-6]。1.3電絮凝技術(shù)1.3.1電化學(xué)用于污水處理起源于1889年的英國(guó)，美國(guó)于1909年申請(qǐng)了鋁電極和鐵電極用于電絮凝的專利[7]。電絮凝技術(shù)在飲用水方面的應(yīng)用起源1946年的美國(guó)[8]，但是由于相對(duì)較高的投資以及昂貴的電費(fèi)，初期電絮凝技術(shù)并沒有得到普及。隨著飲用水標(biāo)準(zhǔn)的提高，以及廢水排放環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，電化學(xué)技術(shù)在世界范圍內(nèi)獲得了相當(dāng)大的重視，其優(yōu)勢(shì)在于顆粒去除效率高、集約化的處理設(shè)施、運(yùn)行成本低以及具備全部自控的潛力。其中鋁電極通常用于給水處理而鐵電極通常用于廢水處理。目前關(guān)于電絮凝技術(shù)的實(shí)際工業(yè)應(yīng)用的報(bào)道目前還不多，這主要是由于電極壽命以及能耗的限制。隨著環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，電化學(xué)技術(shù)憑借其低運(yùn)行成本以及高處理效率具有廣闊的市場(chǎng)。研究證明電絮凝技術(shù)應(yīng)用于除磷可以獲得90%以上穩(wěn)定的處理效果[9]。1.3.2電絮凝技術(shù)包括從鋁電極和鐵電極上電解出Al3+和Fe3+作為絮凝劑用于絮凝。在電解過(guò)程中可產(chǎn)生獨(dú)特的混凝和絮凝環(huán)境，電極區(qū)域所產(chǎn)生的電解離子具有相當(dāng)高的活性。陽(yáng)極金屬離子的解離釋放，在產(chǎn)生陽(yáng)離子的同時(shí)并沒有同時(shí)引入相應(yīng)的陰離子，而陰離子的存在可影響金屬離子氫氧化物的形成。在水解過(guò)程中陰極提供氫氧根離子同時(shí)產(chǎn)生氫氣，氫氣泡有助于將絮凝態(tài)的顆粒物上浮至水體表面，這種現(xiàn)象也被叫做電氣浮。同時(shí)電場(chǎng)的存在也會(huì)對(duì)顆粒運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響。在電絮凝過(guò)程中，多級(jí)電化學(xué)反應(yīng)以及多電子轉(zhuǎn)移具有很高的復(fù)雜性。在電絮凝的過(guò)程中伴隨著許多其它的復(fù)雜反應(yīng)，每一種反應(yīng)都會(huì)對(duì)電絮凝系統(tǒng)的反應(yīng)速率起到限制作用[10]。電絮凝機(jī)理主要包括如下兩個(gè)方面[11]：（a）吸附－電中和；通過(guò)帶正電的水解物質(zhì)的投加來(lái)達(dá)到電荷平衡，降低絮凝過(guò)程中的靜電斥力；（b）壓縮絮凝；在水解物質(zhì)的濃度維持在20~50mg·L-1、pH值~8.2的條件下，金屬離子以氫氧化物的形式沉淀。當(dāng)達(dá)到等電點(diǎn)的時(shí)候，對(duì)膠體顆粒的吸附發(fā)生。在沉降過(guò)程中，該金屬鹽氫氧化物將和膠體顆粒一起沉降。1.3.31.電絮凝技術(shù)中所采用的電極材料通常為鋁和鐵。由于鐵電極的價(jià)格相對(duì)便宜，通常將鐵電極用于污水處理，鋁電極用于給水處理。當(dāng)然鋁電極同樣單獨(dú)或與鐵電極聯(lián)合使用用于污水處理。電極可取材于鐵或鋁的鍛造、切割工廠。在電極的制作和選取中，需要保證沒有重金屬合金在板材中，同時(shí)需要對(duì)電極表面進(jìn)行定期清洗。當(dāng)水中有大量Ca2+和Mg2+存在的情況下，陰極材料推薦選用不銹鋼。1.電絮凝反應(yīng)器所需的電量取決于所需釋放的Al3+和Fe3+數(shù)量。為保證電絮凝系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行無(wú)需維護(hù)，電流密度建議控制在20~25A·m-2，同時(shí)定期對(duì)電極進(jìn)行清洗。電流密度需要和其它參數(shù)相結(jié)合如pH值，溫度和流速以保證較高的電流效率。電流效率取決于電流密度以及陰離子種類。在沒有已知經(jīng)驗(yàn)值的情況下，電流密度和電荷負(fù)荷可以通過(guò)試驗(yàn)確定。另外電流密度存在一個(gè)臨界值，當(dāng)電荷負(fù)荷達(dá)到臨界電流密度的時(shí)候，出水水質(zhì)不會(huì)隨著電流的增加取得明顯的提高[12]。1.pH在水和廢水電絮凝處理中的作用體現(xiàn)在影響電流密度和金屬氫氧化物的溶度積。研究發(fā)現(xiàn)在酸性和堿性條件下，相同電流產(chǎn)生的電流密度高于中性條件下。由于電導(dǎo)率的原因，在中性pH值下的能耗最大。在電導(dǎo)率很高的情況下，pH的影響作用并不顯著。經(jīng)過(guò)電絮凝反應(yīng)器后的酸性原水pH值將升高[13]堿性原水pH值將下降，從而使pH趨于中性，這是該工藝的優(yōu)勢(shì)之一。酸性原水處理后pH值的升高是因?yàn)殛帢O氫氣釋放的作用。陰極氫氣釋放造成的pH的提高將或多或少的被陽(yáng)極釋放的H+補(bǔ)充。堿性原水pH的下降是由于氫氧根離子與其它陽(yáng)離子結(jié)合生成沉淀。1.溫度對(duì)電絮凝效率的影響主要針對(duì)鋁電極進(jìn)行了研究。鋁電極的電流效率隨溫度的升高而升高，在60℃的時(shí)候獲得最大的電流效率，溫度進(jìn)一步增加，電流效率下降[14]。電流效率隨溫度升高而增加是由于鋁電極的氧化層的不斷破壞。當(dāng)溫度太高的時(shí)候，Al(OH)3膠體的大孔洞出現(xiàn)收縮，導(dǎo)致更為緊密的絮體產(chǎn)生，該絮體更易于沉降在電極表面。較高的溫度提供了較高的電導(dǎo)率因此獲得了較低的能耗。1.在給水和污水處理中，碳酸鹽和硫酸鹽離子的存在將導(dǎo)致Ca2+和Mg2+的沉降，并在電極表面形成鈍化層。該鈍化層將使得電極間的電壓升高，導(dǎo)致了明顯的電流密度的下降。而氯離子的存在可顯著降低其它離子如HCO-和SO42-離子的負(fù)面作用。因此可通過(guò)投加氯化鈉來(lái)解決電極鈍化問(wèn)題。同時(shí)氯離子存在情況下有利于電荷的運(yùn)移，提高水的電導(dǎo)率使電能消耗下降。在其它陰離子存在的條件下，保證20%的氯離子含量有助于電絮凝的正常運(yùn)行。當(dāng)有氯離子存在的情況下，下列反應(yīng)將發(fā)生：2Cl??2e→Cl2 (1-1)Cl2+H2O→HOCl+Cl?+H+ (1-2)HOCl→OCl?+H+ (1-3)同時(shí)由電化學(xué)產(chǎn)生的次氯酸根離子具有高效的消毒作用[15]。1.4膜生物反應(yīng)器介紹與應(yīng)用膜生物反應(yīng)器（Membranebioreactor，MBR），即將膜分離技術(shù)與生物反應(yīng)器相結(jié)合的生物化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)。膜生物反應(yīng)器的工作原理是生物反應(yīng)器中的活性污泥對(duì)污染物進(jìn)行生物降解，同時(shí)由于膜兩側(cè)壓力差的作用，水和小于膜孔徑的溶液透過(guò)膜形成出水，微生物及大分子溶質(zhì)被膜截留。膜生物反應(yīng)器按照其膜組件的放置方式可以分為外置式膜組件和浸沒式膜組件；按照是否需要氧氣可以分為厭氧膜生物反應(yīng)器和好氧膜生物反應(yīng)器[16]。在膜生物反應(yīng)器中，膜組件取代了傳統(tǒng)活性污泥法中的沉淀池，同時(shí)膜生物反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)了水利停留時(shí)間和污泥停留時(shí)間的分離，保證了反應(yīng)器中的活性污泥濃度，能夠使廢水中有機(jī)物的生物降解更徹底[17]。此外膜生物反應(yīng)器還具有處理效率高，出水水質(zhì)好，排泥周期長(zhǎng)，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。MBR技術(shù)實(shí)現(xiàn)的水力停留時(shí)間和污泥停留時(shí)間可分別控制。膜生物反應(yīng)器較為重要的單元為膜元件，使用的膜通常為微濾膜或超濾膜。膜生物反應(yīng)器由于具有對(duì)污染物去除率高，出水水質(zhì)好且穩(wěn)定,剩余污泥少等優(yōu)點(diǎn)，是近年來(lái)水處理領(lǐng)域的一研究熱點(diǎn)。而我國(guó)對(duì)膜生物反應(yīng)器污水處理工藝的研究起步較晚。目前，膜生物反應(yīng)器被廣泛應(yīng)用在生活污水和市政污水的處理上，并且逐漸被應(yīng)用在了工業(yè)廢水的處理上，如制藥、制革、食品、化工等行業(yè)的有機(jī)廢水處理。膜生物反應(yīng)器的出水一般可用在灌溉、洗滌、環(huán)衛(wèi)等非飲用功能上。目前膜生物反應(yīng)器出水也向著高質(zhì)量回用水方向發(fā)展。膜生物反應(yīng)器在未來(lái)水處理領(lǐng)域?qū)⒂泻軓?qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。1.5本課題研究?jī)?nèi)容及目的本課題的研究?jī)?nèi)容是以生活污水為研究對(duì)象，用電絮凝技術(shù)與膜生物反應(yīng)器相結(jié)合的工藝進(jìn)行處理，同時(shí)設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，研究該工藝對(duì)生活污水主要污染指標(biāo)（濁度、pH、COD）的去除效果。驗(yàn)證該工藝的優(yōu)越性。本課題的研究目的在于應(yīng)用水處理領(lǐng)域新興的處理技術(shù)和方法，針對(duì)目前生活污水整體處理效果不盡理想的情況，找到一個(gè)處理生活污水的新工藝，解決生活污水處理問(wèn)題。2實(shí)驗(yàn)材料與方法2.1實(shí)驗(yàn)材料2.1.1實(shí)驗(yàn)用水本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)用水采用校區(qū)外污水處理廠的廢水，配制完成后經(jīng)過(guò)測(cè)定，模擬生活污水各項(xiàng)初始指標(biāo)如表1所示。表1模擬生活污水水質(zhì)初始指標(biāo)Tab1Theinitialindicatorofsimulationdyeingwastewater(themethylenebluesolution)濁度NTU氨氮mg?L-1COD值mg?L-1pH值2.1.2實(shí)驗(yàn)裝置本實(shí)驗(yàn)采用自制電絮凝裝置和平板式膜生物反應(yīng)器組成的集成設(shè)備。自制電絮凝裝置如圖1所示，將兩塊長(zhǎng)10cm寬6cm厚3mm的鋁片與SK1700系列直流單路可調(diào)式穩(wěn)壓電源相接，并配以容積為18L的水桶承裝生活污水。電絮凝反應(yīng)原理是鋁片在通過(guò)直流電條件下分離出鋁離子，三價(jià)的鋁離子與生活污水中的氫氧根離子反應(yīng)，生成氫氧化鋁沉淀，同時(shí)三價(jià)的鋁離子具有很好的吸附能力，可以有效的去除生活污水中的污染指標(biāo)。Al+3e→Al3+(2-1)2H2O+2e→H2+2OH-(2-2)4Al+10H2O+O2→4Al(OH)3+4H2(2-3)圖1電絮凝反應(yīng)設(shè)備Fig.1Theelectrocoagulationequipment平板式膜生物反應(yīng)器為三達(dá)膜科技（廈門）生產(chǎn)，型號(hào)TG-220型。該設(shè)備充分將生物法和膜技術(shù)結(jié)合，能對(duì)廢水中的主要污染物進(jìn)行有效的處理。圖2平板式膜生物反應(yīng)器Fig.2Theflattypeofmembranebioreactor實(shí)驗(yàn)試劑與設(shè)備表2實(shí)驗(yàn)試劑Tab2Theexperimentreagent試劑名稱規(guī)格廠家NH4ClAR500g汕頭市西隴化工廠Fe2(SO4)3AR500g汕頭市西隴化工廠硫酸AR500g汕頭市西隴化工廠硫酸銀AR100g汕頭市西隴化工廠重鉻酸鉀AR500g汕頭市達(dá)濠精細(xì)化學(xué)品公司硫酸亞鐵銨AR500g汕頭市西隴化工廠表3實(shí)驗(yàn)設(shè)備Tab3Theexperimentequipment設(shè)備名稱規(guī)格廠家平板式膜生物反應(yīng)器TG-220型三達(dá)膜科技（廈門）直流單路可調(diào)式穩(wěn)壓電源SK1700系列上海三科儀器微機(jī)濁度儀SGZ-2P型上海悅豐儀器儀表紫外可見分光光度計(jì)725型上海光譜儀器低速離心機(jī)SC-2556型安徽中科中佳科學(xué)儀器pH精密酸度計(jì)PB-10型德國(guó)賽多利斯空氣壓縮機(jī)ACO-009型廣東海利集團(tuán)電子分析天平Y(jié)P601N型上海精密科學(xué)儀器電子分析天平TE124S型德國(guó)賽多利斯雙層鐵皮電爐1000W浙江嘉興市楓橋電熱器廠2.2實(shí)驗(yàn)方法本實(shí)驗(yàn)充分利用了實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件，對(duì)活性污泥進(jìn)行培養(yǎng)和馴化生活污水，同時(shí)設(shè)計(jì)組裝電絮凝設(shè)備和平板式膜生物反應(yīng)器，做小型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該工藝的可行性。在前期工作準(zhǔn)備就緒之后，將生活污水投入電絮凝設(shè)備中進(jìn)行反應(yīng)，每間隔一段固定時(shí)間取水樣進(jìn)行測(cè)定，當(dāng)水樣主要測(cè)量指標(biāo)趨于穩(wěn)定時(shí)，電絮凝反應(yīng)終止。隨后將電絮凝處理過(guò)的生活污水用抽吸泵抽入已投加活性污泥的平板式膜生物反應(yīng)器中進(jìn)行生化反應(yīng)，每間隔一段時(shí)間取水樣進(jìn)行測(cè)定，當(dāng)水樣主要測(cè)量指標(biāo)趨于穩(wěn)定時(shí)，膜生物反應(yīng)器反應(yīng)終止。設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，將生活污水不通過(guò)電絮凝反應(yīng)直接進(jìn)入平板式膜生物反應(yīng)器進(jìn)行處理，對(duì)比兩個(gè)工藝的處理情況差別，從而驗(yàn)證電絮凝技術(shù)與膜生物反應(yīng)器相結(jié)合的優(yōu)越性。電絮凝膜生物反應(yīng)器工藝的最終出水水質(zhì)指標(biāo)參照城市污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)（GB8978-1996）。污泥馴化污泥馴化開始時(shí)將適量干化污泥倒入曝氣桶中，并注入適量清水。利用空氣壓縮機(jī)進(jìn)行24h不間斷曝氣，同時(shí)取樣品測(cè)量污泥的COD值，發(fā)現(xiàn)污泥COD初始值較高。整個(gè)污泥馴化過(guò)程必須保證曝氣不間斷，直至馴化結(jié)束。電絮凝反應(yīng)階段電絮凝反應(yīng)總歷時(shí)180min，將10L生活污水倒入自制的電絮凝反應(yīng)裝置中進(jìn)行反應(yīng)。通過(guò)前期定性實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)恒流穩(wěn)壓電源電壓過(guò)低時(shí)，電絮凝反應(yīng)不明顯，當(dāng)橫流穩(wěn)壓電源電壓過(guò)高時(shí)，電絮凝反應(yīng)過(guò)于劇烈，導(dǎo)致絮狀物由于氣浮作用無(wú)法沉降，影響效果。最終確定本次實(shí)驗(yàn)時(shí)恒流穩(wěn)壓電源電壓控制在10V。反應(yīng)期間每隔20min對(duì)廢水進(jìn)行采樣，測(cè)量水樣的濁度、氨氮、COD值和pH值。膜生物反應(yīng)器反應(yīng)階段通過(guò)電絮凝反應(yīng)處理的生活污水用抽吸泵導(dǎo)入平板式膜生物反應(yīng)器中繼續(xù)反應(yīng)，膜生物反應(yīng)器反應(yīng)階段采用序批式進(jìn)水方式，控制曝氣量為1L/min。膜生物反應(yīng)器反應(yīng)階段總歷時(shí)24h，每隔相應(yīng)反應(yīng)時(shí)間，通過(guò)蠕動(dòng)泵抽吸出水測(cè)量出水的濁度、氨氮、COD和pH值。對(duì)比實(shí)驗(yàn)電絮凝膜生物反應(yīng)器工藝同時(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)。在處理水樣和反應(yīng)條件相同的情況下，單獨(dú)應(yīng)用平板式膜生物反應(yīng)器對(duì)生活污水進(jìn)行處理，測(cè)量濁度、氨氮、COD和pH值，對(duì)比分析兩個(gè)工藝的處理效果差異。分析項(xiàng)目及方法COD的測(cè)量本實(shí)驗(yàn)COD的測(cè)量采用重鉻酸鉀氧化法。取20.00mL水樣，加入10.00mL重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液和沸石，加入30mL硫酸--硫酸銀溶液，加熱回流2h，冷卻后加90mL蒸餾水和三滴試亞鐵靈指示劑，用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。標(biāo)定準(zhǔn)確吸取10.00mL重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液于500mL錐形瓶中，加水稀釋至110mL左右，緩慢加入30mL濃硫酸，搖勻，冷卻后加入3滴試亞鐵靈指示液（約0.15mL），用硫酸亞鐵銨溶液滴定，溶液的顏色由黃色經(jīng)藍(lán)綠色至紅褐色即為終點(diǎn)。測(cè)定水樣中加如一定量的重鉻酸鉀和催化劑硫酸銀，在強(qiáng)酸性介質(zhì)中加熱回流2h冷卻后，用90.00mL水沖洗冷凝管壁，取下錐形瓶。溶液再度冷卻后，加3滴試亞鐵靈指示液，用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，溶液的顏色由黃色經(jīng)藍(lán)綠色至紅褐色即為終點(diǎn)，記錄硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量。測(cè)定水樣的同時(shí)，取20.00mL重蒸餾水，按同樣操作步驟作空白實(shí)驗(yàn).記錄滴定空白時(shí)硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量。原理：在強(qiáng)酸性溶液中，準(zhǔn)確加入過(guò)量的重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液，加熱回流，將水樣中還原性物質(zhì)（主要是有機(jī)物）氧化，過(guò)量的重鉻酸鉀以試亞鐵靈作指示劑，用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液回滴，根據(jù)所消耗的重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液計(jì)算水樣化學(xué)需氧量。SKIPIF1<0SKIPIF1<0(2-4)式中：c—硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的溶度mg·L-1V—硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量mLSKIPIF1<0(2-5)式中：c—硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的溶度，mg·L-1V0—滴定空白時(shí)硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液用量，mLV1—滴定水樣時(shí)硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量，mLV—水樣的體積，mL8—氧（1/20）摩爾質(zhì)量，g·mol-1濁度的測(cè)量本實(shí)驗(yàn)濁度的測(cè)量采用SGZ-2P型微機(jī)濁度儀測(cè)量。SKIPIF1<0(2-6)式中：SKIPIF1<0—濁度去除率，%B0—初始濁度，NTUB1—測(cè)定濁度，NTU2.3.3pH值的測(cè)量本實(shí)驗(yàn)pH的測(cè)量采用PB-10型pH精密酸度計(jì)測(cè)量。

3結(jié)果分析與討論3.1運(yùn)行效果及分析討論整個(gè)過(guò)程開始于2011年12月20日，結(jié)束于2012年1月05日，經(jīng)過(guò)污泥馴化。并且進(jìn)行活性污泥法處理的對(duì)照試驗(yàn)，測(cè)定出水的COD、pH值和濁度的變化，以確定生活污水中濁度、氨氮和COD的去除效果。3.2電絮凝反應(yīng)階段濁度的去除效果生活污水的初始濁度為98.7NTU，在電絮凝裝置中的反應(yīng)過(guò)程中，如圖3所示，隨著反應(yīng)的進(jìn)行生活污水的濁度下降明顯，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間到達(dá)80min后生活污水的濁度在2.42NTU上下變化，但基本趨于穩(wěn)定。電絮凝反應(yīng)階段對(duì)生活污水濁度的去除效果顯著，去除率可達(dá)到96%以上。SKIPIF1<0圖3電絮凝反應(yīng)對(duì)濁度的去除效果Fig.3Theremovaleffectofturbiditybyelectrocoagulationreaction氨氮的去除效果生活污水初始氨氮為24.54mg·L-1，如圖4所示隨著電絮凝反應(yīng)的進(jìn)行生活污水的氨氮有所上升，但是下降幅度不大，當(dāng)電絮凝反應(yīng)時(shí)間達(dá)到120min后，氨氮基本趨于穩(wěn)定。電絮凝反應(yīng)對(duì)生活污水的氨氮去除效果并不顯著，去除率只有5.1%左右。SKIPIF1<0圖4電絮凝反應(yīng)對(duì)氨氮的去除效果Fig.4TheremovaleffectofammonianitrogenbyelectrocoagulationreactionCOD的去除效果生活污水的初始COD值為487.9mg·L-1，在電絮凝反應(yīng)過(guò)程中，如圖5所示隨著反應(yīng)的進(jìn)行，生活污水的COD值不斷下降，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間達(dá)到80min后COD值基本趨于穩(wěn)定，在小范圍內(nèi)波動(dòng)。電絮凝反應(yīng)對(duì)生活污水的去除效率在50%左右。SKIPIF1<0圖5電絮凝反應(yīng)對(duì)COD的去除效果Fig.5TheremovaleffectofCODbyelectrocoagulationreaction3.2.4pH值的變化如圖6所示，隨著電絮凝反應(yīng)的進(jìn)行，生活污水的pH值呈現(xiàn)緩慢上升的總趨勢(shì)，在部分時(shí)間段內(nèi)有略微波動(dòng)。生活污水的pH值從初始的上升至7.64左右。pH值的總體變化趨勢(shì)為上升過(guò)程，原因是由于隨著反應(yīng)進(jìn)行電解作用產(chǎn)生OH-，OH-與Al3+結(jié)合生成氫氧化鋁，氫氧化鋁有很強(qiáng)的吸附功能，隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行，大量的OH-累積，從而導(dǎo)致pH值上升。SKIPIF1<0圖6電絮凝反應(yīng)對(duì)pH值的影響Fig.6TheimpactonpHbyelectrocoagulationreaction3.3膜生物反應(yīng)階段濁度的去除效果如圖7所示，在膜生物反應(yīng)器反應(yīng)初期生活污水出水濁度不穩(wěn)定，上下波動(dòng)，但是從實(shí)際波動(dòng)范圍來(lái)看波動(dòng)程度不大。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間達(dá)到500min后，生活污水出水濁度逐漸趨于穩(wěn)定。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間達(dá)到2h時(shí)膜生物反應(yīng)器最終出水濁度為0.32NTU，膜生物反應(yīng)器對(duì)生活污水濁度的去除效果顯著，去除率達(dá)到98%以上。SKIPIF1<0圖8膜生物反應(yīng)器反應(yīng)對(duì)濁度的去除效果Fig.8Theremovaleffectofturbiditybymembranebioreactorreaction氨氮的去除效果通過(guò)電絮凝反應(yīng)的生活污水出水氨氮為mg·L-1，如圖9所示膜生物反應(yīng)器對(duì)生活污水的氨氮去除效果明顯，在反應(yīng)的前500min里采樣點(diǎn)出水氨氮有明顯下降，500min后氨氮基本沒有明顯變化，逐漸趨于穩(wěn)定。膜生物反應(yīng)器對(duì)生活污水氨氮去除率達(dá)到99%以上。SKIPIF1<0圖7膜生物反應(yīng)器反應(yīng)對(duì)氨氮的去除效果Fig.7TheremovaleffectofchromabymembranebioreactorreactionCOD的去除效果通過(guò)電絮凝反應(yīng)的生活污水出水COD值為25mg·L-1，與原水樣相比有所下降，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到城市污水排放標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)。如圖8所示，膜生物反應(yīng)器對(duì)生活污水COD的去除效果顯著，在反應(yīng)的前600min，COD值下降明顯，600min后COD值基本趨于穩(wěn)定。膜生物反應(yīng)器對(duì)生活污水的COD去除率可以達(dá)到95%以上。SKIPIF1<0圖8膜生物反應(yīng)器反應(yīng)對(duì)COD的去除效果Fig.8TheremovaleffectofCODbymembranebioreactorreaction3.3.4pH值的變化如圖9所示，生活污水在膜生物反應(yīng)器中pH值基本穩(wěn)定波動(dòng)。SKIPIF1<0圖9膜生物反應(yīng)器反應(yīng)對(duì)pH值的影響Fig.9TheimpactonpHbymembranebioreactorreaction3.4對(duì)比試驗(yàn)濁度的去除效果如圖10所示，在反應(yīng)條件相同的情況下，單獨(dú)使用平板式膜生物反應(yīng)器處理生活污水，對(duì)溶液濁度的去除效果明顯，在反應(yīng)的前600min內(nèi)能夠?qū)ι钗鬯疂岫绕鸬矫黠@的去除效果，去除率可以達(dá)到95%以上。600min后的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)濁度基本趨于穩(wěn)定。但是通過(guò)對(duì)比可以看出，在濁度的去除率上電絮凝技術(shù)與膜生物反應(yīng)器相結(jié)合的工藝還是更高，效果更好。圖10對(duì)比實(shí)驗(yàn)對(duì)濁度的去除效果0Theremovaleffectofturbiditybycontrasttest氨氮的去除效果如圖11所示，單獨(dú)通過(guò)平板式膜生物反應(yīng)器的生活污水，在反應(yīng)條件相同情況下氨氮去除率在左右，雖然去除效果明顯，但對(duì)比于電絮凝膜生物反應(yīng)器相結(jié)合的工藝來(lái)看，其去除效果在以上。圖11對(duì)比實(shí)驗(yàn)對(duì)氨氮的去除效果1TheremovaleffectofammonianitrogenbycontrasttestCOD的去除效果如圖12所示，單獨(dú)使用平板式膜生物反應(yīng)器處理生活污水，COD的去除效果比較明顯，在反應(yīng)的前390min內(nèi)能夠?qū)OD進(jìn)行有效的去除，去除率在80%左右。通過(guò)對(duì)比可以看出，電絮凝膜生物反應(yīng)器工藝對(duì)生活污水的COD去除率在97%左右。圖12對(duì)比實(shí)驗(yàn)對(duì)COD的去除效果2TheremovaleffectofCODbycontrasttest4實(shí)驗(yàn)結(jié)論（1）經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，電絮凝技術(shù)和膜生物反應(yīng)器相結(jié)合的工藝對(duì)生活污水的處理效果顯著。該工藝能夠有效地去除生活污水中的主要污染指標(biāo)，如濁度、氨氮和COD。與單獨(dú)使用膜生物反應(yīng)器處理生活污水相比，在濁度、氨氮和COD指標(biāo)的去除率上更高，效果更好。（2）從整個(gè)工藝效果分析，該工藝的處理效果良好。該工藝處理效果能夠達(dá)到城市污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)濁度、氨氮、COD和pH值的要求。在與單獨(dú)使用平板式膜生物反應(yīng)器進(jìn)行處理的工藝對(duì)比中可以看出該工藝的優(yōu)越性。（3）電絮凝反應(yīng)對(duì)生活污水的濁度去除效果顯著，出水與原水相比濁度明顯降低，基本達(dá)到澄清，去除率在96%。電絮凝對(duì)生活污水COD有一定去除效果，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到城市污染綜合排放標(biāo)準(zhǔn)。膜生物反應(yīng)器對(duì)經(jīng)過(guò)電絮凝反應(yīng)的出水進(jìn)行進(jìn)一步處理。同時(shí)膜生物反應(yīng)器對(duì)生活污水的COD去除效果明顯，去除率到達(dá)95%以上。膜生物反應(yīng)器反應(yīng)對(duì)經(jīng)過(guò)電絮凝反應(yīng)的出水濁度有進(jìn)一步去除效果。（4）電絮凝技術(shù)能夠有效的去除廢水中的濁度，能夠減小膜污染，提高膜生物反應(yīng)器的處理效果。（5）從整個(gè)工藝流程來(lái)看，污泥培養(yǎng)和馴化是膜生物反應(yīng)器發(fā)揮處理作用的關(guān)鍵，電絮凝反應(yīng)過(guò)程確定合適的電壓值是關(guān)鍵，過(guò)大或過(guò)小的電壓都不能形成絮凝作用。（6）電絮凝的加入可以提高污泥活性，降低污泥粘度、平均粒徑以及上清液中的有機(jī)物濃度。（7）電絮凝的加入在一定程度上延緩了膜污染的發(fā)生，使反應(yīng)器能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。致謝語(yǔ)參考文獻(xiàn)[1]GutierrezMC,CrespiM.Areviewofelectrochemicaltreatmentsforcolourelimination[J].JSocDyersColourists,1999,115(9):342-345.[2]樂波,麻敏華,陶媛等.直流電絮凝法處理印染廢水的研究[J].高壓電技術(shù),2005,31(10):49-51.[3]唐亮,左玉輝.我國(guó)小城鎮(zhèn)污染控制戰(zhàn)略的思考.重慶環(huán)境科學(xué),1998,20(5):9-13.[4]陳永勇,愈偉波.楊伯起.常規(guī)廢水生物處理方法優(yōu)缺點(diǎn)比較及生物處理技術(shù)新進(jìn)展.環(huán)境科學(xué)與技術(shù),1998,(4):10-13.[5]Stephenson.T.,JuddS.,JeffersonB.,eta1.Membranebioreactorsforwastewatertreatment.IWAPubilshing.London,2001:5-10.[6]ChaizeS.,HuyardA.Membranebioreactorondome