摘要：介紹了中空纖維膜膜生物反應器處理檸檬酸酸洗廢水的膜生研究。結果表明：在HRT為12 h，物反溶解氧為5～6 mg/L的應器液的研究條件下，該實驗裝置對檸檬酸酸洗廢水中的處理COD、NH3-N和SS的檸檬去除率都在90%以上。采用膜生物反應器處理檸檬酸酸洗廢水效率高，酸酸出水水質穩定，洗廢操作管理容易。膜生
關鍵詞：膜生物反應器 檸檬酸酸洗廢水 廢水處理
目前，物反為了確保鍋爐的應器液的研究水汽質量以及抗腐蝕性，必須對鍋爐進行定期清洗。處理檸檬酸就是檸檬其中的一種清洗劑。其水溶液對金屬的酸酸侵蝕性很小，清洗鍋爐的洗廢效果好，安全無毒，膜生工藝簡單，所以它經常被應用于大型火力發電廠鍋爐系統的清洗，然而其廢液的處理卻是一個難題。該廢液中的有機物濃度非常高，達數萬mg/L，pH為3～4，且排放量大。如此大量的高濃度有機廢液如果不經處理而直接排放，勢必對環境造成嚴重的污染。
國內外對該廢液的處理研究有很多的方法[1]，但是用膜生物反應器來處理的還未見報道。膜生物反應器是將膜分離技術和生物處理技術直接結合，用膜組件來代替二沉池，并能將幾乎所有的微生物截留在生物反應器中，使其具有處理效率高、出水水質好和操作管理容易等優點[2～4]。本實驗的目的在于驗證用膜生物反應器處理檸檬酸酸洗廢液的可行性，培養與馴化出適合該廢水的活性污泥，使其達到理想的分離效果。
1 實驗裝置與工藝參數
1.1 實驗裝置
實驗裝置（自行設計研制）如圖1所示。其中反應器的有效容積為100 L。本實驗裝置由生物反應器和超濾膜組件兩部分組成：廢水由水箱頂部平穩進入生物反應器中，在好氧條件下，廢水中的有機物被微生物降解，去除廢水中的大部分有機物，然后由泵增壓進入膜組件，在壓力的作用下，透過液成為系統的出水，其中的大分子物質、活性污泥被膜截留后，回流至生物反應器中。系統的出水流量由調節閥控制。在生物反應器中，頭設置于反應器的底部，由空壓機提供氧氣。氣體的流量由氣體流量計調節。
實驗裝置的運行參數：（1）HRT為12 h；（2）量為0.8～1.0 m3/h
1.空氣壓縮機；2.頭；3.生物反應器；4.污泥泵；5，6，7，12.閥門；8，9.壓力表；
10.超濾膜組件；11.流量計；13.反沖洗泵；14.清水箱
圖１ 膜生物反應器工藝流程
1.2 實驗用膜
實驗用的膜組件采用大連化學物理研究所研制的聚砜中空纖維超濾膜。其有效面積2 m2，切割分子質量為30000。最高工作壓力為0.2 MPa。
1.3 實驗水質
實驗用水模擬檸檬酸酸洗廢水和生活污水混合配制。
（1）生活污水水質：
生活污水采用人工模擬配水，由磷酸二氫鉀、蔗糖、尿素、淀粉、硫酸銅、氯化鈣等配制而成。水質大致為：300～400 mg/L，pH 6.5～8.0，NH3-N 4～6 mg/L，TC 38～44 mg/L，TN 6～8 mg/L
（2）檸檬酸廢水水質：
本實驗的廢水是模擬實際酸洗工藝，以5%的檸檬酸，同時加入緩蝕劑及碳鋼腐蝕物，控制溫度80～100 ℃，直到其濃度恒定為止。水質分析如表1所示。
表1 檸檬酸廢水的水質分析
| 指標 | /(mg×L-1) | BOD5/(mg×L-1) | Fe/(mg×L-1) | pH | P | 顏色 | TC/(mg×L-1) | TN/(mg×L-1) |
| 均值 | 20000 | 8000 | 3120 | 3.1 | 痕量 | 深黃 | 8166 | 70 |
1.4 分析項目和測試方法
、BOD5、MLSS等均按標準方法測定；pH采用的是PHS數顯酸度計進行測定；Fe采用的是鄰二氮菲分光光度法測定；P采用的是鉬銻抗分光光度法測定；TC、TN用Micro N/C 2000總有機碳測定儀。
2 實驗內容與結果分析
2.1系統對的去除效果及MLSS的變化
2.1.1系統對的去除效果
通過測定實驗中的原水、生物反應器中的上清液（混合液靜沉過濾后）和膜組件出水的濃度變化，考察系統對的去除率，結果如圖所示2。
圖2 的處理效果
從圖中系統進水、生物反應器的上清液以及膜出水的可以看出，運行期間，廢水的值變化較大，在875.5～3150.0 mg/L之間變動，但是出水的值都小于100 mg/L，去除率達到92%以上，沒有受到進水濃度變化的影響，說明系統運行較穩定，沖擊負荷對出水中的沒有影響。
系統中的去除主要是靠生物反應器中的微生物的降解來實現的，活性污泥對之起到了很重要的作用。而膜對廢水中的有機物的截留彌補了生物反應器處理的不穩定性，對生物反應器的處理效果起到了強化作用：①超濾膜組件的攔截作用使生物反應器中的污泥保持較高的濃度，提高了生物反應器中的生化反應速度和程度。②膜組件截留了廢水中的可溶性大分子物質，使這些物質能在生物反應器中被微生物充分降解，提高出水水質。
2.1.2 MLSS的變化
在膜生物反應器中，由于超濾膜組件的攔截作用使得污泥沒有發生流失。隨著實驗的運行，系統中的污泥濃度不斷的增加。污泥濃度隨時間的變化如圖3所示。系統中污泥濃度增加，粘度也隨之增加，但是不影響系統的處理效果。
2.2系統對氨氮的處理效果
在膜生物反應器中，由于膜的截留使得微生物全部停留在生物反應器中，污泥沒有發生流失。而且污泥齡長，硝化細菌濃度高，溶解氧充足，有利于硝化細菌的生長與繁殖，因此，系統對氨氮的去除率高。圖4表示了本系統進水、上清液和膜出水的氨氮濃度隨時間的變化情況以及系統對氨氮的去除率。由圖可以看出：氨氮的去除主要是靠生物降解來
圖3 系統中MLSS的變化
實現的，而膜對氨氮的去除貢獻不大。因為氨氮在水中是以水和氨離子形式存在的，屬于小分子物質，可以穿過膜孔進入到出水中，使得出水中的氨氮接近上清液中氨氮的值。但是，膜的分離作用強化了系統的處理效果，使得系統對氨氮的去除率達到了96%以上。
圖4 氨氮處理效果
2.3系統對SS的去除效果
膜生物反應器對懸浮物SS有很好的去除率。混合液中的顆粒物被膜高效截留無法通過膜孔，出水中的SS檢測基本為零。
2.4 膜的清洗
隨著系統的運行，膜污染也越來越重，膜的顏色也發生了很大的變化，從白色逐漸加深成為淺黃色，系統的透水量也減少了，所以應該采用有效的清洗方法，部分恢復膜通量，延長膜的使用壽命。本實驗采用的是物理清洗和化學清洗相結合的方法。
（1）物理清洗 用清水從膜的濾出液側進行反沖，使附著在膜表面的沉泥、絮狀物或膜孔中的污染物脫落，沖洗到無污染物流出為止。反沖洗可以使膜的通量恢復到原來的80%左右。
（2）化學清洗 膜運行一段時間以后，污染就會加劇，顏色變黃，采用單純的反沖洗是不夠的，必須加之有效的化學清洗。本實驗采用1%的NaClO溶液浸泡16 h后，用清水沖洗；再用1%的NaOH溶液浸泡5 h后，用清水沖洗。化學清洗后膜的通量恢復效果如圖5所示。
A．清洗前的膜；B.污染后的膜；C.反沖洗后的膜；D.1%NaClO浸泡16h后的膜；
E. 1%NaOH浸泡5h后的膜
圖5 膜的清洗效果
3 結 論
（1）實驗表明，膜生物反應器對檸檬酸酸洗廢水有較好的去除效果。在HRT為12 h的條件下，膜生物反應器對去除率可基本穩定在92%以上，氨氮的去除率可高達96%以上，出水無懸浮物，清澈透明，無異味。
（2）膜長期運行會產生污染，采用物理清洗和化學清洗相結合的清洗方法，可以使膜通量恢復到理想的效果。用1%的NaClO溶液和1%的NaOH溶液浸泡以后，膜通量可恢復到120%。
