CN105251361B - 一种基于甘露醇溶液的正渗透膜生物反应器驱动液、生化池污水的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明中公开了一种基于甘露醇溶液的正渗透膜生物反应器驱动液、生化池污水的处理方法以及甘露醇溶液作为正渗透驱动液的应用，甘露醇溶液可以作为正渗透膜生物反应器中的驱动液对生化池污水进行处理，具有水通量大、回收容易的优点，另外，甘露醇溶液是中性物质，无毒、无污染，不带任何电荷，不与带电的正渗透膜发生反应，因此膜污染较低。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种基于甘露醇溶液的正渗透膜生物反应器驱动液、生化池污水的处理方法及甘露醇溶液作为正渗透驱动液的应用。
背景技术
正渗透膜生物反应器(OMBR)是一种新兴的前景良好的废水处理工艺，但是正渗透过程中选择合适有效的驱动液一直是一个难题，近些年来随着对正渗透膜的研究越来越多，驱动液是影响正渗透的关键因素之一，因此选择高效合适的驱动液一直以来都是正渗透膜反应器研究中的热点。
驱动液涉及到无机盐、聚合电解质、磁性纳米颗粒、智能凝胶等，传统的研究中大多采用的是氯化钠、氯化钾、氯化镁、氯化钙等一些常规无机试剂，其中氯化钠研究的较多。传统的驱动液还存在着水通量较低、膜污染较严重、回收再生困难等问题，因此研究一种高效，低污染的驱动液尤为重要。
发明内容
本发明中公开了甘露醇溶液的应用。
本发明还公开了一种基于甘露醇溶液的正渗透膜生物反应器驱动液。
本发明的另一目的在于，提供了一种生化池污水的处理方法。
本发明提供的一种甘露醇溶液的应用，具体作为正渗透驱动液的应用。该驱动液可用于正渗透膜生物反应器对生化池污水的处理。使用甘露醇作为驱动液具有水通量大、回收容易的优点，另外，甘露醇溶液是中性物质，无毒、无污染，不带任何电荷，不与带电的正渗透膜发生反应，因此膜污染较低。
本发明还提供了一种基于甘露醇溶液的正渗透膜生物反应器驱动液。所述甘露醇溶液的浓度为0.2～0.8mol/L。
本发明还提供了一种生化池污水的处理方法，以生化池污水为原料液，在正渗透膜反应器上实现对生化池污水的处理，所述生化池污水的处理方法以甘露醇溶液为驱动液。
其中，所述甘露醇溶液的浓度为0.2～0.8mol/L。
所述原料液的污泥浓度为5000～6000mg/L。
所述正渗透膜反应器中的渗透膜为三醋酸纤维素膜。正渗透膜生物反应器运行的同时对原料液池进行曝气。在运行过程中正渗透膜的活性层朝向驱动液，驱动液和原料液的流动方向一致。
所述原料液和所述驱动液的流速均为500～800ml/min；优选为540ml/min。
本发明选择甘露醇作为驱动液的原理为：甘露醇注射液是医疗系统的必备药物之一，可作为脱水药用于降低颅内压和眼内压，适用于治疗脑水肿与青光眼，可预防和治疗肾功能衰竭、浮肿、腹水等，其作用机理是人体注入的甘露醇高渗溶液能使血浆渗透压升高，致使组织间水分向血浆转移，使组织脱水。甘露 醇有较高的渗透压，所以其满足作为驱动液的基本条件。
与传统汲取液相比，甘露醇作为驱动液的优点在于：
1.驱动液再生是正渗透工艺能耗的主要部分，驱动液再生过程的难易程度和经济性直接关系到正渗透工艺的能耗和成本；由于甘露醇遇冷易结晶，20℃以下即会结晶，利用甘露醇的此种性质，甘露醇作为驱动液的再生即可通过降温进行，比传统的反渗、电解、添加化学试剂等方法更加简便，更具经济性。
2.甘露醇化学性质较稳定，不易被空气氧化的特点是其作为稳定的驱动液的重要条件。
3.甘露醇溶液是中性物质，无毒、无污染，不带任何电荷，不与带电的正渗透膜发生反应，与其他带电荷的无机盐溶液相比更显示了其优越性。
4.实验证明，用甘露醇作为驱动液，其水通量较高，返混通量较低，污染较轻。
5.甘露醇随着科学研究的不断深入，甘露醇的应用领域正在逐步拓宽，其开发潜力巨大，越来越多的人在致力甘露醇的开发、提取和纯化，这表明未来甘露醇的产量会迅猛增加，随之，其价格也会降低，这说明甘露醇作为驱动液将会更加经济。
附图说明
图1为0.2mol/L甘露醇溶液作为驱动液时，不同时间对应的驱动液质量的变化图；
图2为0.4mol/L甘露醇溶液作为驱动液时，不同时间对应的驱动液质量的变化图；
图3为0.8mol/L甘露醇溶液作为驱动液时，不同时间对应的驱动液质量的变化图；
图4为不同浓度甘露醇溶液作为驱动液时，不同时间对应的驱动液质量的变化对比图。
具体实施方式
实施例1
一种基于甘露醇溶液的正渗透膜生物反应器驱动液，所述甘露醇溶液的浓度为0.2mol/L。
一种生化池污水的处理方法，正渗透膜生物反应器运行参数为：驱动液：0.2mol/L的甘露醇溶液；原料液：生化池污水，原料液的污泥浓度为5000mg/L；原料液与驱动液的流速均为540ml/min。
正渗透膜生物反应器运行的同时对原料液池进行曝气，运行稳定时开始记录驱动液的重量，每20min记录驱动液的重量一次，0～120min内记录得到的数值分别为：1241.0g、1243.0g、1245.8、1248.3g、1250.4g、1252.5g、1257.0g。即每20min水通过的质量分别为2.0g、2.8g、2.5g、2.1g、2.1g、4.5g。通过计算可得到用0.2mol/L的甘露醇作为驱动液在流速为540ml/min条件下，水通量为2.22L/(m2·h)。
实施例2
一种基于甘露醇溶液的正渗透膜生物反应器驱动液，所述甘露醇溶液的浓度为0.4mol/L。
一种生化池污水的处理方法，正渗透膜生物反应器运行参数为：驱动液：0.4mol/L的甘露醇溶液；原料液：生化池污水，原料液的污泥浓度为5500mg/L；原料液与驱动液的流速均为540ml/min。
正渗透膜生物反应器运行的同时对原料液池进行曝气，运行稳定时开始记录驱动液的重量，每20min记录驱动液的重量一次，0～120min内记录得到的数值分别为：1264.7g、1267.9g、1271.5、1275.3g、1278.9g、1283.0g、1286.8g。即每20min水通过的质量分别为3.2g、3.6g、3.8g、3.6g、4.1g、3.8g。通过计算可得到用0.4mol/L的甘露醇作为驱动液在流速为540ml/min条件下，水通量为3.07L/(m2·h)。
实施例3
一种基于甘露醇溶液的正渗透膜生物反应器驱动液，所述甘露醇溶液的浓度为0.8mol/L。
一种生化池污水的处理方法，正渗透膜生物反应器运行参数为：驱动液：0.8mol/L的甘露醇溶液；原料液：生化池污水，原料液的污泥浓度为6000mg/L；原料液与驱动液的流速均为540ml/min。
正渗透膜生物反应器运行的同时对原料液池进行曝气，运行稳定时开始记录驱动液的重量，每20min记录驱动液的重量一次，0～120min内记录得到的数值分别为：1270.6g、1278.6g、1286.4g、1294.2g、1301.9g、1309.0g、1316.8g。即每20min水通过的质量分别为8.0g、7.8g、7.8g、7.7g、7.1g、7.8g。通过计算可得到用0.8mol/L的甘露醇作为驱动液在流速为540ml/min条件下，水通量为6.42L/(m2·h)。
以上实施例中水通量的计算公式为：其中Jw：水通量(L/(m2·h))；△m：驱动液侧质量变化，即透过水的质量(g)；ρ：水密度(g/L)；A：膜面积(m2)；t：实验时间(h)。
本发明正渗透膜生物反应器的渗透膜为三醋酸纤维素膜，其膜面积为36cm2。
由以上各实施例的结果可以看出，甘露醇可用作正渗透驱动液，并且随着甘露醇驱动液浓度的增大，水通量的数值也随之增大。
Claims (7)
1.一种生化池污水的处理方法，以生化池污水为原料液，在正渗透膜反应器上实现对生化池污水的处理，其特征在于：所述生化池污水的处理方法以甘露醇溶液为驱动液；
所述甘露醇溶液的浓度为0.2～0.8mol/L。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：所述原料液的污泥浓度为5000～6000mg/L。
3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：所述正渗透膜反应器中的渗透膜为三醋酸纤维素膜。
4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：正渗透膜生物反应器运行的同时对原料液池进行曝气。
5.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：所述原料液和所述驱动液的流速均为500～800mL/min。
6.根据权利要求1或5所述的处理方法，其特征在于：所述原料液和所述驱动液的流速均为540mL/min。
7.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：在运行过程中正渗透膜的活性层朝向驱动液；驱动液和原料液的流动方向一致。
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