鎮江市政一體化廢水處理設備鑄造品質

高截留MBR是目前膜法水處理的一個研究熱點，包括正滲透MBR(FO—MBR)、納濾MBR(NF—MBR)、膜蒸餾MBR(MDBR)等。高截留MBR的特點是用截留分子質量小的膜(如FO膜、NF膜等)代替傳統MBR中的微濾(Microfihration，MF)或超濾(Uhrafihration，UF)膜，因此出水水質優良，在提升再生水水質中具有良好的應用前景。正滲透(Forwardosmosis，FO)是指水通過選擇性滲透膜從高水化學勢區域向低水化學勢區域的傳遞過程。由于FO膜出水中有機物含量很低，有利于減輕后續處理的壓力。Qin等將FO—MBR與RO工藝結合，既可以有效緩解RO膜污染，同時又解決了目前工業和市政污水處理排放中存在病原菌、微量有機物等問題。納濾(NF)膜具有很高的截留率，與RO膜相比其能耗較低。Yamamoto和Elimelech等課題組均對目前的MBR—RO工藝提出了新的改進方案，通過NF—MBR工藝獲得了較好的出水水質，但是還需要解決NF通量較低等問題;Elimelech等制備了復合NF膜，與傳統的PVDF膜相比，該種膜具有更高的通量，同時提高了膜的抗污染性能。Elimelech教授課題組還將碳納米管與制膜結合起來，制備了納米管膜。這種膜具有很高的鹽截留率，在凈化污水方面具有廣闊的應用前景。

膜蒸餾MBR(MDBR)也是一類近年來比較新的高截留MBR，該反應器需要較高的溫度環境(約５０℃，可利用廢熱)，以促使水通過膜蒸餾透過膜，出水純度高，污染程度輕，比傳統的MBR—RO工藝運行費用低。Fane等利用MDBR處理污水，污泥濃度能穩定在５g/L，通量穩定在５L/(m２•h)，污染輕。MDBR不僅出水水質，基本不含有機物，而且對于RO膜等難以去除的N一亞硝基二甲胺(ND—MA)都能有效去除。除此之外，能耗＜１kW•h/m３。目前，MDBR還處于研究階段，如何使廢水生物系統適應較高溫度、高鹽度及提高通量等是MDBR今后必須解決的問題。高截留MBR中，由于對有機物截留程度高，有機物停留時間(ORT)要遠大于污泥停留時間(SRT)和水力停留時間(HRT)，因此有機物能得到更多被降解的機會。在高截留MBR中普遍存在的問題是反應器內的微生物必須適應高鹽度或者高溫環境，其次是能否在較高通量下不出現嚴重的膜污染，因此保持長期穩定運行的方法還需要進一步研究。但是作為一種低能耗、處理效果優異的新工藝，高截留MBR具有極大的研究和應用價值。

１．２ 斜板膜生物反應器

Yamamow等開發了缺氧/好氧MBR，即斜板MBR，其該工藝缺氧池中污泥濃度較高，可以吸附進水中大部分有機物，通過在缺氧段設置斜板分離污泥，吸附大量有機物的污泥可以進行消化，回收生物質能。缺氧和好氧池的污泥濃度由缺氧池的上升流速和回流比確定，好氧池的污泥濃度控制在較低水平，可以有效緩解膜污染。Chiemchaisri等利用該反應器處理垃圾填埋場的滲濾液，對BOD，和COD的去除率分別達到９９％和６０％以上，對總氮的去除率達８０％以上。Fontanos等利用該反應器處理市政污水，通過調控回流比可以有效改變缺氧池和好氧池的污泥濃度，對于波動較大的進水具有很好的適應能力。MBR與活性污泥法中的AB法類似，進水中大多數有機物通過吸附先被去除，然后通過消化等過程回收其中的生物質能，后續的好氧生物處理工藝的負荷得到減輕，污泥濃度也可以降低，由此可以緩解膜污染。

１．３ 真空旋轉膜生物反應器

真空旋轉MBR與傳統浸沒式MBR的不同之處在于其膜組件是可以活動的，該組件以１~２r/min的轉速旋轉。旋轉產生的剪切力與中央大氣泡曝氣產生的氣體對膜表面的沖刷作用可使組件任何部分都不聚集污泥，因此無需清洗。Keucken等對真空旋轉MBR進行了中試研究，膜組件由一中空的旋轉軸組成，周圍有６—８塊膜組件，膜材料是孔徑為０．０４的聚醚砜膜。結果表明，長期運行過程中(尤其在低溫條件下)能保持TMP的穩定。

２、MBR在污水再生處理中的應用

城市污水的再生利用是實現水資源可持續利用和城市可持續發展的環節，是解決水資源供需矛盾，減輕水體污染，改善生態環境的重要途徑。近年來MBR在污水再生利用中的應用越來越廣泛，并帶來明顯的經濟效益、可觀的環境效益和社會效益。

3、MBR的應用愿景

隨著水資源短缺及水污染日趨嚴重，MBR作為一種水污染控制與污水回用的而受到越來越多的重視。結合目前的經濟水平和MBR工藝的特點，在以下方面加以推廣和應用具有極大潛力。

(１)通過采用MBR工藝使污水處理廠的末端水成為可以回用的中水，實現城市污水資源化。

(２)應用于高濃度、有毒、難降解工業廢水的處理。

(３)適合城市生活小區等小規模、有機負荷不高的污水處理。

隨著工業的迅速發展，產生了諸多難降解的廢水，其中尤如紡織染整等所產生的廢水具有難降解、重金屬殘留等特點，此類工業廢水進入環境水體后對水體生物甚至人類健康產生嚴重的危害。為了去除廢水中難降解有機物可生化性，并對其中部分難降解有機物進行降解，芬頓工藝被廣泛應用。芬頓工藝能對很多種類的有機物進行氧化降解，這是由于芬頓反應的本質是H2O2在Fe2+的催化作用下能生成氧化還原電位僅次于F2的•OH，能有效將難降解的高分子有機物氧化成小分子有機物，并降解部分有機物。

印染等工業廢水不僅存在難降解的問題，還存在諸如銻等毒害污染物的殘留。為保證水體生態安全，在控制出水常規污染物濃度的同時，印染廢水排放對銻等有毒有害污染物提出了控制要求。

紡織染整行業的工業廢水排放量居中國工業廢水排放量第三，將印染廢水深度處理后經過超濾車間后進行中水回用能夠有效緩解水資源短缺，但是普通深度處理對水質的改善程度有限。本文的印染廢水芬頓+活性炭濾池深度處理方法具有低成本、處理高效的特點，經處理后的廢水可以達標排放。

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2、技術路線

該工藝流程為：在調節池進行芬頓反應前pH調節，在調節池尾端進行催化劑投加；在芬頓反應池前期進行雙氧水投加，在芬頓反應池中后期根據水質條件進行PFS投加，在芬頓反應池尾端投加堿液對出水pH進行調節；在沉淀池的混凝段進行PAC投加并在隨后進行PAM投加，發生混凝反應，在沉淀池的沉淀段進行泥水分離；其中，芬頓/混凝/沉淀處理階段還包括：在污泥調理池對沉淀池泥水分離得到的污泥部分進行預處理后回流至芬頓反應池和沉淀池的混凝段，利用回流絮體在芬頓反應池發生酸性預混凝反應，利用回流絮體在沉淀池發生二次中性混凝反應。

2.1 芬頓/混凝/沉淀處理階段

（1）在芬頓/混凝/沉淀處理階段按照以下工藝參數進行：在調節池進行芬頓反應前pH調節，在調節池尾端進行催化劑投加；在芬頓反應池前期（5-10min）進行雙氧水投加，曝氣量0.5~0.6m3（/h•m3）池容或1.5~1.8m3（/h•m2）池表面積（池深度以3m計，后同），在芬頓反應池中后期（3-3.5h）根據水質條件進行PFS（0~0.6％）以及化學污泥（3％~5％）投加，曝氣量0.9~1.0m3（/h•m3）池容，在芬頓反應池尾端（4h后）投加堿液對出水pH進行調節，曝氣量0.6~0.9m3（/h•m3）池容；在沉淀池的混凝段進行PAC（0.3~0.5mmol/L，0.8％~1％）投加并在隨后進行PAM（0.2~0.5mg/L）以及化學污泥（3％~5％）的投加，發生混凝反應，在沉淀池的沉淀段進行泥水分離。

（2）芬頓反應池前期進行較弱的機械或鼓泡攪拌，中后期投加PFS后進行較強的機械或鼓泡攪拌，尾端投加堿液后進行中等強度（強度介于較弱和較強之間）的攪拌。形成非均勻式曝氣，不僅能夠有效避免由于過量曝氣削弱芬頓試劑處理效果，而且能夠節約曝氣攪拌成本。

（3）芬頓/混凝/沉淀系統包括混凝/絮體回用強化混凝系統以及沉淀系統，混凝/絮體回流包括混凝反應、絮體回流吸附、PAM助凝等，能夠節約藥劑成本，降低污泥產生量。芬頓/混凝/沉淀系統的投藥系統前段采用正常芬頓反應投藥系統，中后段投加PFS進行酸性混凝，并投加絮體進行吸附助凝，尾端投加堿液后進行中和反應出水。

2.2 生物活性過濾處理階段

在生物活性炭濾池對沉淀池的出水進行生物降解、吸附過濾處理。生物活性炭濾池包括鐵氧化物填料以及生物活性炭填料。生物處理池對高效沉淀池出水進行COD、銻、濁度及色度、苯胺等進一步去除。污泥調理池對芬頓及混凝后的污泥部分進行預處理后回流至各階段。

3、工藝影響因素探討

（1）減弱芬頓反應前中期攪拌強度。一般工業條件下，芬頓反應過程采用鼓泡攪拌過程；大幅度攪動容易加快過氧化氫的分解，并降低亞鐵鹽離子的催化效率，造成其生成容易產生出使芬頓出水發黃的鐵離子。由于芬頓反應過程僅需保證反應體系混勻過程，因此對于實際鼓泡攪拌中，應盡量減小過曝氣過程對芬頓試劑效率的影響。

（2）短暫增強芬頓反應中后段攪拌強度增加或增大鼓泡量。芬頓反應條件處于酸性條件，當水解度較高時，被發現鐵鹽水合物對銻等重金屬混凝去除的效果更優。芬頓反應中將亞鐵氧化為三價鐵，但由于混凝反應所需要的G值高于芬頓反應，因此將改變芬頓反應中攪拌強度，在芬頓反應中后段短時間增加攪拌強度，將芬頓與混凝反應結合，形成新型芬頓反應，并且由于具有較高的曝氣強度，能夠有效將殘留的過氧化氫分解，降低出水環境風險。

（3）芬頓-混凝化學污泥預處理后回流。芬頓/混凝反應后，所產生的化學污泥中含有大量鐵的水合氧化物，該水合氧化物被發現具有良好的重金屬吸附特性，吸附速率高，并且具有較高的助凝作用，考慮到如果單獨將該水合氧化物直接用于處理含重金屬的廢水，所需的攪拌設備管理運行費用以及構筑物的占地費用等，將該水合氧化物回流到新型芬頓混凝部分以及高效沉淀池混凝部分，不僅能有效提高對銻等重金屬的去除，也能明顯降低出水色度及濁度。能有效降低芬頓反應容易產生出水發黃等風險。

將芬頓/混凝后的化學污泥進行沉降分離后，超聲攪拌后能有效增強污泥吸附效果，具有較高的利用價值。

（4）芬頓/混凝-生物活性炭濾池聯用。芬頓反應能有效將大分子難降解有機物氧化為小分子有機物，但單純芬頓反應對有機物的降解存在一定限度，面對日益嚴格的工業廢水排放標準，單純的芬頓反應難以使出水COD穩定達標，因此，結合生物活性炭濾池能對小分子有機物進一步降解的機理，將新型芬頓反應后的出水經過高效沉淀池后，通過生物活性炭二次生物降解、吸附過濾后出水。

（5）生物活性炭濾池填料中添加磁鐵礦等鐵氧化物。針對單純生物活性炭濾池運行過程中容易堵塞、生物膜難以形成等問題，通過加入磁鐵礦等礦石，重新對生物活性炭進行排布，有效降低污染物對生物膜的堵塞風險；并且由于磁鐵礦能溶解出微量亞鐵離子及鐵離子等，對生物具有一定促進作用以及對出水中的重金屬進行進一步去除。