CN101397168A - 一种添加磁性铁氧体粉末减缓膜污染的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种添加磁性铁氧体粉末减缓膜污染的方法，属于膜生物反应器及水处理技术领域。在膜生物反应器污泥培养过程中，向生物反应器内加入磁化后的磁性铁氧体粉末，继续培养驯化，形成磁性污泥，然后稳定运行。依靠磁性铁氧体粉末的磁催化、吸附等作用，有效缓解膜生物反应器内的膜污染。当膜生物反应器排泥时，根据排出的磁性铁氧体粉末的量，补加磁性铁氧体粉末。本发明能有效减缓膜污染，同时可以提高膜生物反应器系统对污染物的去除率；且铁氧体粉末廉价、易得，可以从重金属废水中在一定条件下直接获得。

Description

一种添加磁性铁氧体粉末减缓膜污染的方法
技术领域
本发明涉及膜生物反应器中膜污染的控制方法，属于膜生物反应器及水处理技术领域。
背景技术
水是人类社会赖以生存和发展的最重要物质条件之一。随着经济发展和人口的增加，污水的排放量也逐年增加，使地下水和地表水受到严重污染，水资源供需矛盾日益突出。通过各种处理及回用技术，使污水净化并且循环再利用，从而实现污水的资源化，已成当务之急。在污水处理技术中，膜生物反应器是将生物处理工艺与膜分离技术相结合而成的一种新型、高效污水处理技术，是中水回用的热点处理工艺之一。该工艺能高效进行固液分离，效果远好于传统的沉淀池，出水水质良好，出水悬浮物和浊度接近于零，可直接回用，实现污水资源化；同时具有耐冲击负荷，占地面积小，工艺设备集中等优点。
但膜污染是膜生物反应器运行过程中广泛存在的问题。膜污染使得膜过滤通量下降，操作成本增加，从而限制了该工艺在实际工程中的推广应用。目前控制膜污染的措施主要有：改进膜材料、改善混合液特性、优化操作条件及膜的清洗与再生等，并取得良好的膜污染控制效果。但多数方法在减缓膜污染的同时，使处理成本增加或降低了膜生物反应器对污水的处理量。目前尚没有向膜生物反应器中添加磁性铁氧体粉末，减缓膜污染的报道。
发明内容
本发明针对现有控制膜生物反应器中膜污染存在的增加成本、降低污水处理量等问题，提出一种将适量磁性铁氧体粉末加入膜生物反应器，减缓膜污染的方法。
铁氧体一般是指铁族元素和其他一种或多种金属元素的复合氧化物，就其导电性而言属于半导体，但在应用上多作为磁性介质而被利用。铁氧体可以通过溶胶-凝胶法、金属有机盐热分解法、溶液蒸发热分解法、水热合成法、冲击波合成法等制备，亦可通过化学共沉淀法在重金属废水中获得，成本低廉。
本发明方法采用的技术方案是：当在膜生物反应器系统的生物反应器内进行污泥培养时，向生物反应器内加入磁化后的磁性铁氧体粉末，继续培养驯化一段时间，形成磁性污泥，然后稳定运行。
更具体的方案是；在膜生物反应器污泥培养过程中，当生物反应器内污泥浓度达到2000mg/L～4000mg/L时，向其中加入磁化后磁性铁氧体粉末。加入的磁性铁氧体粉末要预先磁化5min以上。加入生物反应器内磁性铁氧体粉末的比饱和磁化强度最好大于50emu/g，加入量为0.3g/L～1.0g/L较好。
在本发明中，向生物反应器内加入磁性铁氧体粉末后，继续培养驯化直到生物反应器内污泥浓度达到5000mg/L以上，生物反应器可稳定运行。当膜生物反应器排泥时，根据排出的磁性铁氧体粉末的量，补加磁性铁氧体粉末，以维持0.3g/L～1.0g/L的浓度。
磁性铁氧体粉末的加入可在混合液中形成弱磁场，由于其磁催化作用增强了反应器内污泥的活性，使其降解污染物的能力得以提高，混合液中蛋白质、胶体物质、溶解性有机物等易污染膜的物质浓度减小；此外，磁性铁氧体颗粒表面具有一定的表面自由能，共价键等作用会使污水中的蛋白质、胶体物质、溶解性有机物等直接吸附到磁性铁氧体颗粒表面，从而减少这些物质在膜孔的吸附，可有效减缓膜污染。
本发明的有益效果是：
1.能有效减缓膜污染，膜生物反应器运行32天后，膜过滤压差及膜过滤阻力明显低于不加磁性铁氧体粉末的膜生物反应器；
2.提高膜生物反应器系统对污染物的去除率；
3.磁性铁氧体粉末廉价、易得，可以从重金属废水中在一定条件下直接获得。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
图1是本发明的方法中使用的装置膜生物反应器系统示意图。
图中：1.贮水箱；2.进水泵；3.生物反应器；4.膜组件；5.压力表；6.出水泵；7.空压机；8.穿孔曝气管；9.磁性铁氧体粉末。
具体实施方式
如图1，在本发明方法使用的装置中，生物反应器3由玻璃材质制成，反应器内设置聚偏氟乙烯中空纤维膜组件4，贮水箱1提供生物反应器3所需实验用水，进水由进水泵2抽入，出水由出水泵6抽吸完成，出水压力由压力表5计量，空压机7及与其相连的穿孔曝气管8向生物反应器3提供氧气。
首先在生物反应器3中进行污泥培养，当生物反应器3内污泥浓度达到2000mg/L～4000mg/L时，向生物反应器3内加入磁化时间大于5min的磁性铁氧体粉末9，磁性铁氧体粉末9的比饱和磁化强度大于50emu/g，加入量为0.3～1.0g/L，继续培养驯化。当生物反应器3内污泥浓度达到5000mg/L以上时，磁性污泥形成，然后开始稳定运行。由于磁性铁氧体粉末9的磁催化、吸附等作用，膜生物反应器稳定运行过程中膜污染可以得到有效控制。当膜生物反应器排泥时，根据排出的磁性铁氧体粉末9的量，补加磁性铁氧体粉末9，以维持0.3g/L～1.0g/L的浓度。
实施例1
在生物反应器3中进行污泥培养，当生物反应器3内污泥浓度达到2000mg/L时，向生物反应器3内加入磁化时间为5min的磁性铁氧体粉末9，磁性铁氧体粉末9的比饱和磁化强度为60emu/g，加入量为0.3g/L，继续培养驯化。当生物反应器3内污泥浓度达到5000mg/L时，磁性污泥形成，然后开始稳定运行。膜生物反应器稳定运行参数：进水为生活污水，COD为450mg/L左右，NH4 +-N为30mg/L左右，pH为7.7左右，温度为25℃左右；曝气量为0.1m3/h，膜通量为12.5L/(m2·h)；通过定期排泥使污泥浓度保持在5000mg/L左右；排水采用间隙方式，抽吸10min，停2min。当生物反应器3排泥时，根据排出的磁性铁氧体粉末9的量，补加磁性铁氧体粉末9，以维持0.3g/L的浓度。膜生物反应器系统稳定运行32天后，实验结果如表1所示。
实施例2
在生物反应器3中进行污泥培养，当生物反应器3内污泥浓度达到4000mg/L时，向生物反应器3内加入磁化时间为7min的磁性铁氧体粉末9，磁性铁氧体粉末9的比饱和磁化强度为51emu/g，加入量为1.0g/L，继续培养驯化。当生物反应器3内污泥浓度达到5200mg/L时，磁性污泥形成，然后开始稳定运行。膜生物反应器稳定运行参数：进水为生活污水，COD为450mg/L左右，NH4 +-N为30mg/L左右，pH为7.7左右，温度为25℃左右；曝气量为0.1m3/h，膜通量为12.5L/(m2·h)；通过定期排泥使污泥浓度保持在5200mg/L左右；排水采用间隙方式，抽吸10min，停2min。当生物反应器3排泥时，根据排出的磁性铁氧体粉末9的量，补加磁性铁氧体粉末9，以维持1.0g/L的浓度。膜生物反应器系统稳定运行32天后，实验结果如表1所示。
对比例1
在污泥培养过程中不加磁性铁氧体粉末9，实验条件及稳定运行参数同实施例1，实验结果如表1所示。
对比例2
在污泥培养过程中不加磁性铁氧体粉末9，实验条件及稳定运行参数同实施例2，实验结果如表1所示。
表1 不同条件下的实验结果
Figure A200810234974D00061
由以上实验结果可以看出，添加磁性铁氧体粉末可以明显减缓膜生物反应器中膜污染，添加磁性铁氧体粉末的膜生物反应器运行32天后，膜过滤压差、过滤阻力均明显小于不加磁性铁氧体粉末的膜生物反应器；此外，添加磁性铁氧体粉末的膜生物反应器对COD和NH4 +-N的去除率高于不加磁性铁氧体粉末的膜生物反应器。

Claims (6)

1.一种添加磁性铁氧体粉末减缓膜污染的方法，其特征在于：当在膜生物反应器系统的生物反应器(3)内进行污泥培养时，向生物反应器(3)内加入磁化后的磁性铁氧体粉末(9)，继续培养驯化一段时间，形成磁性污泥，然后稳定运行。
2.根据权利要求1所述的一种添加磁性铁氧体粉末减缓膜污染的方法，其特征是：当生物反应器(3)内污泥浓度达到2000mg/L～4000mg/L时，再向其中加入磁化后的磁性铁氧体粉末(9)。
3.根据权利要求1所述的一种添加磁性铁氧体粉末减缓膜污染的方法，其特征是：加入生物反应器(3)内的磁性铁氧体粉末(9)要预先磁化5min以上。
4.根据权利要求1所述的一种添加磁性铁氧体粉末减缓膜污染的方法，其特征是：加入生物反应器(3)内磁性铁氧体粉末(9)的比饱和磁化强度大于50emu/g，加入量为0.3g/L～1.0g/L。
5.根据权利要求1所述的一种添加磁性铁氧体粉末减缓膜污染的方法，其特征是：向生物反应器(3)内加入磁性铁氧体粉末(9)后，继续培养驯化直到生物反应器(3)内污泥浓度达到5000mg/L以上，反应器(3)稳定运行。
6.根据权利要求1所述的一种添加磁性铁氧体粉末减缓膜污染的方法，其特征是：当生物反应器(3)排泥时，根据排出的磁性铁氧体粉末(9)的量补加磁性铁氧体粉末(9)，使生物反应器内磁性铁氧体粉末(9)的浓度为0.3g/L～1.0g/L。
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