[发明专利]一种利用Fe3O4/C减缓MBR膜污染的方法

说明书

技术领域

本发明涉及膜生物反应器(Membrance Bio-Reactor，MBR)领域，尤其是一种利用Fe₃O₄/C减缓MBR膜污染的方法。

背景技术

膜生物反应器(Membrance Bio-Reactor，MBR)是一种将膜分离技术中的超、微滤膜组件与污水生物处理工程中的生物反应器相结合组成的污水处理新工艺。它以膜分离装置取代了传统活性污泥法中的二沉池，与传统工艺相比，它具有固液分离效果好、出水水质好、活性污泥浓度高、污泥产量低、抗冲击负荷强、占地面积小、管理方便等优点。随着日益严格的水质要求，MBR被视为最具前景的水处理工艺之一，广泛应用于市政和工业污水处理。全球MBR的市场规模正以平均每年10.9％速率增长，而中国近些年MBR市场规模的年平均增长率更是达到了100％。

MBR主要通过微生物的降解作用和滤膜的截留过滤作用去除污染物，然而在膜过滤过程中，与膜接触的滤料中的胶体颗粒、溶质大分子或微粒与膜存在化学、物理、生化或机械作用，在膜面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞，使膜产生透过流量与分离特性大幅降低的现象，这种现象即是膜污染。广义的膜污染问题不仅仅包括由于堵塞，吸附等引起的不可逆污染，同时也包括因浓差极化而形成的凝胶层导致的可逆污染。两种污染共同作用往往导致跨膜压差(TMP)升高，膜通量下降，MBR处理效率大大降低。MBR的膜污染问题成为了其推广的最大瓶颈，其不仅关系到膜组件的使用寿命及运行成本，还影响着水处理工艺整体的运行效果。

目前常用的MBR膜污染控制方法主要有以下几类：(1)膜材料的改进，如对膜的空隙率、孔径或是亲水性等加以改进；(2)运行条件优化，如调整水力停留时间、污泥停留时间、温度、曝气强度等；(3)活性污泥混合液性质的改善，如投加絮凝剂等。这几种方法在一定程度上能缓解膜污染，但存在能耗大、增加药耗、运行成本高等问题，同时有些絮凝剂的加入可能会对活性污泥混合液中的微生物的活性产生不利影响，在系统中引入二次污染。因此需要提出更好的减缓膜污染的技术方案。

发明内容

为了克服已有MBR膜污染控制方法的有效性较差、能耗较大、运行成本较高、引入二次污染的不足，本发明提供一种利用Fe₃O₄/C减缓MBR膜污染的方法，通过在MBR反应器中投加一定量的Fe₃O₄/C，改善活性污泥混合液的特性，能够有效改善膜污染问题，延长了膜清洗周期及膜的使用寿命，且Fe₃O₄/C因其具有磁性，更易于回收再利用，大大降低了运行成本，有效避免了在MBR系统中产生二次污染。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种利用Fe₃O₄/C减缓MBR膜污染的方法，当活性污泥混合液分配至MBR反应器后，打开曝气控制阀，曝气后将Fe₃O₄/C投加进反应器中，再过设定时间后，将蠕动泵打开，MBR开始运行；当反应器的跨膜压差TMP值达到设定压力值时，即表示试验结束。

进一步，设定TMP从0增加到50KPa的过程表示一个过滤周期Γ₅₀；根据不同MBR的运行条件，Fe₃O₄/C最佳投加量进行优选，优选方法如下：每次运行试验中，Fe₃O₄/C以设定浓度梯度投加，通过不同浓度梯度投加量下，TMP上升趋势，确定本轮试验最佳投加量，并将本轮的最佳投加量带入到后面一轮的试验，直到找出Fe₃O₄/C的最佳投加量。

再进一步，所述Fe₃O₄/C的制备过程如下：

将Fe₃O₄，葡萄糖溶于去离子水中，超声15～30min，将混合液转移到聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，放入200℃烘箱保持10～12小时；之后关闭烘箱，待高压反应釜冷却至室温后，打开高压釜，用磁铁分离出黑色样品，倒掉上清液，用去离子水清洗黑色样品4～6次，放入60℃烘箱干燥6～8h。

优选的，所述Fe₃O₄/C的制备过程中，Fe₃O₄，葡萄糖以及去离子水的摩尔比约为：0.08:1:150。