MBR膜与UF膜比较

1、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，后进行调节处理后的出水作为MBR 系统的进水。只

2、用常规格栅分离MBR 系统的工艺参数间(HRT)为 7 8h 气水比为:设计膜通量为40L/(m2/h), 平均污泥浓度16： 1 跨膜压力为0.016 0.02MPa。(MLSS)6.66g/L,水力停留时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UFMBR膜材料P (聚砜 )MPVDF (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 ku0. 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

3、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UF进水2. 613.031.164出水0.185.56*

4、10-20.309MBR进水5.023.40.677出水0.144.99*10-30.036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

5、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

6、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26.43.660.139UF22.13.420.155出水M进水27.95.160.185BR出水30.14.250.211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

7、对经预处理后的剩余有机物没有显着的截留作用。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1428512220.460.168出水31.719.225.74.340.458对比表 3、 4 可以发现 , 正常

8、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 没有显着波动。 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。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,即使只有少量增加有,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

9、。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U3.620.742.50.610.24F4M2.851.832.220.420.18BR9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 20.1mg /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 去除效果不明