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化工废水普通具有可生化性差、高盐等特性，若直接进入生化系统，会给生化处置带来很大难度，难以完成达标排放。
膜生物反响器(membrane bioreactor，MBR)具有污泥龄长、运转稳定、水力剪切力大、F/M值(供应污泥的食料与污泥质量比)较小等特性，其微生物群落构造与传统活性污泥有很大不同。MBR可凭仗其优秀的微生物菌体截留才能，完成多种难降解有机物的有效去除。反浸透膜(RO膜)在废水处置中常用作脱盐处置的主要单元，RO膜简直能去除水中全部溶解性物质和微生物，产生优质回用水。研讨标明，水中的Ca2+，Mg2+等无机物和硅类有机物容易在RO膜外表构成堆积物。膜集成工艺能够使系统中不同的水处置办法在各自最合适的工况下发挥最大的效率，产生远胜于单个处置单元的最佳效果。
目前，国内关于采用MBR+RO膜集成工艺深度处置废水再生应用的报道较少。本研讨以经过混凝沉淀+A2/O处置后的某工业园区化工废水为研讨对象，采用MBR+RO集成膜工艺实行深度处置，完成再生应用，剖析了MBR+RO系统的处置性能，调查了MBR膜和RO膜的污染状况，研讨了系统能耗，为MBR+RO组合工艺深度处置及再生应用化工废水提供技术支持。
1、实验过程
1.1 工艺流程
MBR+RO组合工艺流程如图1所示。废水经过混凝沉淀+A2/O常规处置后进入MBR+RO组合工艺实行深度处置，MBR出水作为RO的进水。MBR系统主要包括膜池和MBR膜组件，RO系统主要包括增压泵、保安过滤器、高压泵以及RO膜组件，经过RO膜组件后的浓缩液被直接排放。
1.2 用水水质
化工园区以化工企业为主，对各个化工企业排入园区污水管道的废水要严厉执行国度公布的《污水排入城镇下水道水质规范》(GB/T31962—2015)和《污水综合排放规范》(GB8978—1996)，凡不契合排污请求的企业必需在厂内对废水实行预处置，到达请求前方可排入园区污水管网。化工园区废水呈碱性，色度、含盐量、NH+4-N和COD浓度均较高，BOD/COD<0.1，属于难生化降解性水质，废水水质如表1所示，废水经过常规处置后可作为组合工艺MBR+RO的进水。
1.3 膜组件性能参数及运转条件
中试研讨采用的MBR膜组件和RO膜组件的性能参数及运转条件如表2和表3所示。
采用的MBR膜面积为40m2，在10～15L/(m2·h)膜通量条件下运转，MBR膜组件产水量为400～600L/h，将MBR膜池出水作为RO膜进水，操作压力不超越1.5MPa，设定回收率不低于70%，则RO膜产水量为280～420L/h，浓水排放量为120～180L/h。
1.4 检测办法
MBR出水污泥密度指数(SDI)，亦称污介入数，以评价其作为RO进水的可行性。依据式(1)计算SDI：
式中：t0为初始时搜集500mL水样所需求的时间，s;tT为经过T时辰后搜集500mL水样所需的时间，s;T为过滤时间，min。
计算RO膜的浸透系数(β)，用以评价RO膜的浸透性，反映膜污染的变化特征。依据式(2)计算β：
式中：β为浸透系数(25℃)，L/(min·MPa);Q为RO膜浸透流速，L/min;ν为25℃时水的黏度校正系数;P为RO膜进水端和浓水端的均匀压力，MPa。
COD，SS，NH+4-N，TP及色度、含盐量、硬度均采用国标办法测定，pH值采用pH计(上海PHS-3C)实行测定。
2、结果与讨论
2.1 污染物去除效果及剖析
2.1.1 COD去除效果及剖析
不同工艺出水COD变化状况如图2所示。原水COD质量浓度均匀值为(450±100)mg/L，可生化性差。采用混凝沉淀预处置，可有效减少下游生化处置的有机负荷。A2/O生化处置工艺运转稳定，厌氧池的水解酸化作用可有效进步废水的可生化性，经过好氧池，有机物进一步降低，出水COD浓度均匀值为(90±18)mg/L，达不到再生水用作工业用水水源的水质规范。经过MBR膜过滤，将非溶性有机物和活性污泥截留在生化池中，进一步降低了出水COD的浓度，到达再生水回用规范。进一步经过RO膜过滤，产水COD的质量浓度可降到5mg/L左右。这阐明关于难生化降解的化工废水，经过常规处置很难到达回用规范;经过MBR+RO组合系统实行深度处置，可以有效去除COD，到达工业用水水源规范。
2.1.2 SS去除效果及剖析
不同工艺出水水质SS的变化状况如图3所示。原水SS质量浓度均匀值为(45±6)mg/L。经过常规处置阶段，出水SS质量浓度均匀值为(25±3)mg/L，到达再生水用作工业用水水源的水质规范。在常规处置过程中，混凝具有很好的去除SS的效果，但经过A2/O工艺，SS略有升高，这是由于经过生物处置出水中带有少量污泥形成的。经过MBR膜过滤，将活性污泥截留在生化池中，进一步降低了出水SS的质量浓度;经过RO膜过滤，产水SS质量浓度可降到1mg/L以下。经过MBR膜及RO膜过滤，出水明澈透明，膜出水浊度<0.2NTU。这阐明，经过MBR+RO组合系统实行深度处置，可以有效去除SS，到达工业用水水源规范。
2.1.3 氨氮去除效果及剖析
不同工艺出水水质氨氮的变化状况如图4所示。原水氨氮质量浓度较低，均匀值为(9±3)mg/L，已满足再生水用作工业用水水源的水质规范。经过常规处置阶段，出水氨氮质量浓度小于5mg/L;经过MBR膜过滤、降解氨氮等污染物，进一步降低了出水氨氮的质量浓度;经过RO膜过滤，产水氨氮质量浓度可降到2mg/L以下。原水氨氮质量浓度较低，经过MBR+RO组合系统实行深度处置，可以进一步有效去除氨氮，这阐明MBR+RO组合工艺能有效降低氨氮的浓度。
2.1.4 TP去除效果及剖析
不同工艺出水水质TP的变化状况见图5。原水TP质量浓度均匀值为(2.5±0.5)mg/L，经过常规处置阶段，由于A2/O工艺的较强除磷效果，出水TP质量浓度降低至(1.5±0.3)mg/L，但不满足工业用水水源的水质规范;经过MBR膜过滤及微生物的合成作用，出水TP质量浓度仍坚持在1.5mg/L，此过程关于低浓度的TP根本没有去除作用;经过RO膜过滤，产水TP质量浓度可降到0.8mg/L左右，满足工业用水水源的水质规范。经过MBR+RO组合系统实行深度处置，特别是RO膜的反浸透过滤作用，可以进一步有效去除TP。
2.1.5 色度去除效果及剖析
不同工艺出水水质色度的变化状况如图6所示。原水色度均匀值为(175±25)倍，经过常规处置阶段，出水色度降低至35倍左右。经过MBR膜过滤及微生物的合成作用，出水色度进一步降低至25倍左右，去除效果不是很明显。这是由于废水中的色度主要是由于溶解性的污染物惹起的。经过RO膜过滤，产水色度可降到8倍左右，出水明澈透明，出水浊度<0.2NTU，满足工业用水水源水质规范。经过MBR+RO组合系统实行深度处置，特别是RO膜的反浸透过滤作用，可以进一步有效去除色度。
2.1.6 溶解性总固体(TDS)去除效果及剖析
不同工艺出水TDS的变化状况如图7所示。原水TDS均匀值为(2700±500)mg/L，经过常规处置阶段，TDS的去除效果有限，出水TDS仍高达(2400±450)mg/L;经过MBR膜过滤作用，出水ρ(TDS)≥2000mg/L;而RO膜对TDS有很好的截留作用，去除了大局部的TDS，RO出水TDS降到50mg/L以下。RO膜的反浸透过滤过程为脱盐的主要环节，标明RO膜的脱盐才能强。
2.1.7 系统总体去除性能评价
原水在经过常规处置后，COD，TP及含盐量不能满足再生水用作工业用水的水质规范。MBR膜可进一步截留合成局部污染物，RO膜对一切的污染物均有很强的截留才能，出水中的离子浓度已相当低了。从检测指标能够看出，RO系统出水水质完整能够满足城市污水再生应用工业用水的水质规范。
2.2 MBR膜和RO膜污染状况及剖析
2.2.1 MBR膜本系统
从开端产水运转之日起，连续运转60天，MBR膜跨膜压差(TMP)和通质变化如图8所示。结果标明，在运转初期，MBR膜通量为7.5L/(m2·h)，TMP由开端时的4kPa逐步增大，稳定在7kPa左右;当膜通量霎时进步到15.0L/(m2·h)后，TMP也疾速进步到16kPa，稳定4天后进一步增大，最终稳定在18kPa左右，直到运转完毕。
在稳定的膜通量条件下，跨膜压差根本稳定，处于低压状态，阐明在此运转期间没有发作严重的膜污染状况。
2.2.2 RO膜
污泥密度指数(SDI)通常用来表征RO过滤水中颗粒物和胶体的含量，RO和NF普通请求原水SDI小于5。中试期间，测得MBR出水SDI均匀值小于4，可完整满足RO原水的请求，这阐明MBR工艺用于RO膜的前处置是完整可行的。
RO膜的浸透性可采用规范化的浸透系数来表示。浸透系数指示了RO膜的浸透特性，反映出膜污染的特征变化。运转期间RO膜产水量稳定在280～420L/h，产水压力稳定在1.0MPa，浸透系数坚持在4L/(min·MPa)，这阐明RO膜在运转期间没有发作污染，系统运转稳定。
2.3 系统能耗剖析
中试采用“混凝沉淀+A2/O+MBR+RO”的组合式工艺流程，设备累计运转60天，运转费用主要为耗电费。本次中试处置设备单位水量电耗为1.890kW·h，吨水药剂费为0.005元。
目前，生活污水的MBR处置吨水能耗为0.450～0.910kW·h，比常规工艺处置同类污水的吨水能耗(0.240～0.370kW·h)高出1倍～2倍。北京清河再生水厂采用A2/O+MBR工艺，系统研讨了污水处置厂的能耗，其均匀吨水能耗为(0.920±0.130)kW·h。本次中试研讨在深度处置中参加了RO反浸透膜，使出水到达了回用规范。固然难处置的化工废水会相应增加运转费用，使得整个工艺的吨水电耗到达1.890kW·h，但高性能的回用水取代新颖水(工业园区工业用水水费7.87元/t)，又降低了企业的运转本钱，更有利于地域节约水资源。此外，本次中试研讨生化系统及膜池污泥的质量浓度为3500～5000mg/L，实验过程中没有排泥，比传统活性污泥法的污泥产率低，完成了污泥减量化，减少了污泥处置费用。影响膜生物反响器能耗的主要要素是膜污染，本次中试由于实行了系列前处置，因此没有呈现严重的膜污染，也相应降低本研讨的能耗。
3、结论
1)化工废水经过混凝沉淀+A2/O工艺常规处置后进入MBR+RO组合工艺再实行深度处置，可有效去除废水中的污染物，出水水质可到达城市污水再生应用工业用水规范。
2)MBR工艺用于RO膜的前处置是完整可行的，运转期间没有发作严重的膜污染，MBR膜及RO膜污染可得到有效控制。
3)将MBR+RO组合式工艺用于化工废水回用的技术途径完整可行，高性能的再生水可有效降低企业的运转本钱，节约水资源。
4)本研讨还有一些缺乏之处：由于化工园区工业废水处理难度较高，为完成较好的运转效果，需求严厉控制安装运转参数。下一步可在保证组合系统运转稳定及出水达标的前提下，探究愈加节能高效的运转参数，优化清洗膜污染的有效办法。
