为解决当前水资源匮乏的问题，实现废水的回收再利用迫在眉睫。在对 MBR 技术进行简单概述的基础上，通过设计实验方案分别对聚丙烯中空纤维膜、聚丙烯改性中空纤维膜、中空纤维管膜以及商品化聚丙烯中空纤维膜4 种膜组件的自身特性和去除自制废水中的 BOD、COD、氨氮以及磷酸根离子的效果进行对比，为今后市政污水处理时 MBR 膜的选型提供理论指导。
关键词：
中空纤维管膜 纤维膜 市政污水 BOD pH 值
近年来，我国经济处于飞速发展的时代，工业得到快速发展的同时，人们的生活水平也得到显著提高。在此大背景下，势必会产生大量的工业和生活废水。水资源为人类赖以生存的资源，其对人类生存和发展具有重要意义。在当前水资源匮乏的年代，提高工业和生活废水的利用率为当前水处理领域的研究重点；同时，在提高废水利用率的同时还得关注处理成本。本文将对多组膜组件对市政污水的处理效果进行试验比对研究。
1 MBR 概述
MBR 指的是膜分离技术与生物反应器相结合的生物化学反应系统。MBR 技术应用于对污水的处理中具有独特的优势，具体体现在如下几点：
1）MBR 技术可以获得更好的水质，能够将废水中的杂质、悬浮物、病毒和细菌等高效率地去除；
2）MBR 技术能够实现污泥与水的有效控制和分离；
3）MBR 技术对污水进行处理，整个反应控制时间非常稳定；
4）MBR 技术对污水进行处理，整套工艺涉及到的占地面积均很小。
目前，根据不同的分类标准可将 MBR 分为多种形式。其中，根据膜放置位置的不同可将其分为分体式和一体式。从理论上讲，分体式 MBR 需要加大抽吸压力，而一体式 MBR 的抽吸压力一般在 100 kPa以下；但是，分体式 MBR 的能耗要高于一体式 MBR。
当前，MBR 一般采用超滤膜或者微滤膜，在上述膜组件的作用下将废水中的悬浮物、细菌以及病毒等的截留尺寸控制在 0.05 μm 左右，实现污泥和澄清水的高效分离。一般情况，由于 MBR 所采用的膜组件的不同可将其分为平板式 MBR、螺旋式 MBR 和中空纤维式 MBR。
MBR 技术对市政污水进行处理势必会造成对相关膜组件的污染，污染程度与本身膜组件的性能、实际污水处理的操作工艺以及其他相关的进液特性等相关。因此，在实际污水处理过程中除了完成正常的污水净化功能外，还需采用适当的膜清理和膜污染控制技术保证最终的污水处理效果。本文将重点对不同膜组件对市政污水的处理效果进行试验研究。
2 不同膜组件对市政污水的处理效果的试验研究
2.1 试验对象
对于不同膜组件而言，由于所选型膜的孔径大小和实际材质存在差异，导致其对市政污水中不同类型污染物的截留能力、对膜污染的控制和清理能力存在区别。本节将重点对 4 种膜组件对市政污水的处理效果进行对比。
4 种膜组件包括有：聚丙烯中空纤维膜、聚丙烯改性中空纤维膜、中空纤维管膜以及商品化聚丙烯中空纤维膜。该 4 种膜的参数如表 1 所示。
本次试验主要对比了聚丙烯中空纤维膜、聚丙烯改性中空纤维膜、中空纤维管膜组成的膜组件与商品化聚丙烯中空纤维膜这 4 种膜对废水的处理效果。
2.2 试验方法
本次试验为定量分析，所采用的处理废水为由人工配制的废水。针对所配制的废水，重点对其粒度、COD、BOD、氨氮、pH 等指标进行关注。在试验之前先对上述指标进行测定，具体测定仪器和水质指标，如表 2 所示。
2.3 试验结果分析
2.3.1 膜自身特性对比分析
在试验前对 4 种膜在甘油中进行 24h 的处理，将处理后的膜放置于 50℃的环境中干燥 82 h，而后将其放置于液氮中进行淬断处理；最后对其进行喷金处理；将上述操作处理后的膜采用 SEM 进行照相，对这4 种膜的自身特性进行对比，并得出如下结论：
1）中空纤维管膜的内径、外径以及膜的壁厚为商品化中空纤维膜的 6 倍左右；同时，中空纤维管膜的表面较商品化中空纤维膜更加平滑，内表面也十分平整。
2）聚丙烯中空纤维膜与商品化中空纤维膜内外表面的差异不明显。
3）聚丙烯中空纤维膜进行改进处理后期内孔径明显减小，其表面表现为较为明显的层状结构。
4）商品化中空纤维膜孔的分布比其他纤维膜分布更加均匀。
2.3.2 废水处理效果
以 4 种不同膜组件对废水中 COD、BOD、氨氮以及阴离子等去除比例为例，得出如表 3 所示的测试结果。
分析表 3 可知，针对 COD，4 种膜组件去 COD 的去除效果差异不明显；针对 BOD，中空管膜的去除效果最好，商品化纤维膜的去除效果最差；针对氨氮，4种膜组件的去除效果差异不明显；针对磷酸根离子，以改性纤维膜的去除效果最差，其余 3 种膜的去除效果差异不大。
3 结论
水资源为人类赖以生存的关键资源，在当前工业高度发展的时代，工业废水和生活废水的排放量非常大。如何实现对工业废水和生活废水的回收再利用，避免其对水资源污染的同时也达到了节约水资源的目的。本文重点对 MBR 技术下不同膜组件对市政污水的处理效果进行评估，并总结如下：
1）改性聚丙烯中空纤维膜孔的直径由聚丙烯中空纤维膜的 0.2 μm 降低为 0.05 μm；而中空管膜孔的直径较其他 3 种膜组件的孔直径均较大。
2）聚丙烯中空纤维膜经过改性后对污染的去除能力得到提升，但是该类型膜在实际应用需要提高较大的抽吸压力，提高了处理成本；此外，4 种膜组件对废水污泥处理效果均较好。
原标题：多组膜组件对市政污水处理效果对比试验
原作者：郭剑锋
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