mbr膜与uf膜比较

工艺比较选择 膜生物反应器( MBR )、超滤( UF )作为反渗透( RO)的预处理工艺在实际中的应用日益广 泛。为给 RO 工艺提供优质、稳定的水质,比较了两个工艺的出水水质和运行稳定性。 工艺部分 UF 系统由于选用了内压式中空纤维膜, 为防止悬浮固体干扰其正常运行 , 故对二沉池 出水进行了气浮、过滤等预处理, 并以预处理后的出水作为 UF 系统的进水。 UF 系统的工艺参数: 设计膜通量为 68L/(m2/h),循环倍比为 2 系统回收率为 90%,跨膜压 力为 0.04 0.12MPa。 MBR 系统由于选用了外压式中空纤维膜, 无需单独增设预处理设备，只用常规格栅分 离后进行调节处理后的出水作为 MBR 系统的进水。 MBR 系统的工艺参数:设计膜通量为 40L/(m2/h),平均污泥浓度(MLSS)6.66g/L,水力停留 时间(HRT)为 7 8h 气水比为 16：1 跨膜压力为 0.016 0.02MPa。 试验膜参数 膜法水处理系统的膜参数选择十分关键, 试验所用膜的参数见表 1。 表 1 UF 和 MBR 系统的膜参数 项目 UF MBR 膜材料 P (聚砜 )M PVDF (聚偏氟乙烯 ) 膜类型 中空纤维 中空纤维 组件类型 柱状膜组件 浸入式膜组件 过滤方式 内压式 外压式 运行方式 交错式 抽吸式 膜孔径 切割分子质量为 100 ku 0. 1 Lm 在 UF 和 MBR 系统的进、出水管路上分别安装了取样阀, 监测项目及分析方法均按标 准方法进行。 结果与讨论 对浊度的去除 RO 工艺对进水浊度有严格要求。MF 和 UF 过滤可有效去除水中的悬浮物和微生物, 但 对某些有机物和无机物却无法去除。试验中 UF 系统的进水浊度为 0.35 7.67NTU,出水浊度 为 0.10 0.29NTU, 对浊度的平均去除率为 93.2%。MBR 系统的进水浊度为 1.4 10NTU,出水 浊度为 0.13 0.24NTU,对浊度的平均去除率为 94.7%。对两系统的进、出水浊度进行统计分 析, 结果见表 2 表 2 UF 和 MBR 系统的进、出水浊度分析 项目 平均值 /NTU 均方差 /NTU 变异系数 进水 2. 61 3.03 1.164UF 出水 0.18 5.56*10-2 0.309 进水 5.02 3.4 0.677MBR 出水 0.14 4.99*10-3 0.036 比较表 2 中 UF 和 MBR 系统的进水平均浊度可以看出 , UF 系统的预处理工艺对浊度的 去除率仅为 48%。在进 水浊度稍高于 UF 系统的情况下 , MBR 系统的出水浊度平均值和稳 定性均优于 UF 系统。根据孔径近似计算的相关理论切割分子质量为 100 ku 的超滤膜的孔 径约为 0.011Lm, 远小于试验中 MBR 所用的微滤膜的孔径 ,但由于 MBR 系统内微滤膜表面 泥饼层对引起浊度的物质起到了很好的截留作用, 所以 MBR 系统对浊度的去除效果优于 UF 系统。对工业废水处理而言, 冲击负荷难以避免, 考虑到试验的可操作性,仅对 M BR 系统进行 了冲击负荷试验。将精制对苯二甲酸(PTA)废水直接加入 MBR 系统的进水点,考察系统出水 水质的变化。整个运行期间的进、出水浊度见图 2 图 2 MBR 对浊度的去除 由图 2 可以看出,投加 PTA 废水使进水浊度增加,但 MBR 出水浊度几乎没有变化,仍维持 在 0.14NTU 左右, 这表明 M BR 系统具有较强的耐冲击负荷能力。 对 COD 的去除 UF 系统的进水 COD 为 212 331mg /L,出水 COD 为 182 298mg /L,对 COD 的平均去除率 为 16.3%。 MBR 系统的进水 COD 为 202 374mg /L,出水 COD 为 125 298 mg /L,对 COD 的平均去 除率为 28%。 对两系统的进出水 COD 作统计分析, 结果见表 3。 表 3 UF 和 MBR 系统的进、出水 COD 分析 项目 平均值（mg/L） 均方差 (mg/L) 变异系数 进水 26.4 3.66 0.139UF 出水 22.1 3.42 0.155 进水 27.9 5.16 0.185MBR 出水 30.1 4.25 0.211 比较表 3 中两系统的进水 COD 可以看出, 气浮、过滤等预处理工艺对 COD 几乎没有去 除作用由此可以推断经纯氧曝气后二沉池出水中的有机物多为小分子质量的有机物。比较 UF 系统进、出水 COD 可以看出 ,切割分子质量为 100ku 的超滤膜对经预处理后的剩余有机 物没有显著的截留作用。另外, MBR 对 COD 的去除效果也不明显 , 由于 MBR 采用了较长的 HRT,系统内维持了较高的 MLSS,所以其生物作用较强,由此可以推断经纯氧曝气处理后二沉 池出水中的有机物多为难生物降解有机物。冲击负荷试验期间发现 MBR 对 COD 去除的效 果较好, 试验结果见表 4。 表 4 冲击负荷下 MBR 系统的进、出水 COD 分析 项目 最大值 （mg/L） 最小值 （mg/L） 平均值（mg/L） 平方差值 （mg/L） 变异系数 进水 142 85 122 20.46 0.168 出水 31.7 19.2 25.7 4.34 0.458 对比表 3、4 可以发现, 正常情况下进水 COD 的、均方差为 5.16 mg /L,而冲击负荷阶段 则高达 20.46mg /L, 但该阶段出水 COD 的均方差与正常情况相比变化不大 ,这说明在进水 COD 变化较大的情况下, 出水 COD 没有显著波动。由此可见,在耐 COD 冲击负荷方面, MBR 工艺具有较强的优越性。 SDI 值 SDI 主要用于表征水中胶体和悬浮物微粒的多少, 是反渗透系统进水水质的重要指标。 有研究表明, SDI 值与膜表面累积的污染物数量有关,当 SDI 超过一定数值后,即使只有少量增 加,污染物的数量也会大幅增长。所以在满足 RO 所要求的进水 SDI 5 的前提下,进水 SDI 值 越小对 RO 系统越有利。试验中对 UF 和 MBR 系统的出水 SDI 进行了检测, 结果见表 5。 表 5 UF 和 MBR 系统的出水 SDI 分析 项目 最大值 （mg/L） 最小值 （mg/L） 平均值 （mg/L） 平方差值 （mg/L） 变异系数 UF 3.62 0.74 2.5 0.61 0.244 MBR 2.85 1.83 2.22 0.42 0.189 作为精密过滤技术, MF 和 UF 几乎能将水中的胶体和悬浮物全部截留,从表 5 可以看出, UF 和 MBR 系统的出水 SD I 值都比较稳定, 平均值均小于 3 但 MBR 系统出水的 SDI 平均值略 小于 UF 系统,均方差和变异系数也小于 UF 系统,这表明 MBR 的出水水质和稳定性均优于 UF 系统。 结论与建议 MBR 与 UF 系统用于深度处理废水,其出水水质良好。UF 系统出水浊度平均为 0.18NTU, COD 平均为 22.1mg /L, SDI 平均为 2.50; MBR 系统出水浊度平均为 0.14 NTU, COD 平均为 20.1 mg /L, SDI 平均为 2.22。 在对浊度的去除上, MBR 系统无论是出水浊度平均值还是出水浊度的稳定性均优于 UF 系统。在对 COD 的去除上 , UF 系统对预处理工艺出水的 COD 去除效