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生活污水怎么處理

生活污水是指城市機關(guān)、學(xué)校和居民在日常生活中產(chǎn)生的廢水，包括洗衣洗澡、廚房洗滌、廁所糞尿等家庭排水以及商業(yè)、醫(yī)  院和游樂場所的排水等。傳統(tǒng)的處理工藝主要有a/o法、sbr法和氧化溝法，但水力停留時間長、反應(yīng)池占地面積大、存在污泥膨脹、脫氮除磷效率低、污泥產(chǎn)量高的缺點日益突出。膜生物反應(yīng)器（mbr）是一種將傳統(tǒng)活性污泥與高效膜分離技術(shù)相結(jié)合的新型水處理反應(yīng)器系統(tǒng)，既利用了生物處理的有效性與徹底性，又利用了膜分離的選擇透過性與高效性。與傳統(tǒng)工藝相比，mbr具有出水水質(zhì)好、設(shè)備占地面積小、活性污泥質(zhì)量濃度高、產(chǎn)泥率低、總投資少和自動化程度高等優(yōu)點，在住宅小區(qū)、城市污水處理廠污水再生利用中的應(yīng)用越來越廣泛。然而，膜污染一直是制約其廣泛應(yīng)用的瓶頸。膜污染不僅縮短膜的使用壽命，而且直接導(dǎo)致抽吸泵壓力和曝氣量增加，造成能耗增加、清洗頻繁和運行成本增加。膜污染主要有3個影響因素  ：膜的性質(zhì)、污泥特性、操作條件。其中，污泥特性及操作條件可在裝置運行中改善。而膜的性質(zhì)主要包括膜材質(zhì)、親疏水性、膜孔徑大小、粗糙度和電荷性質(zhì)等。在常用的高分子有機膜中，聚偏氟乙烯（pvdf）具有顯著的化學(xué)穩(wěn)定性、耐輻射、抗污染性和易成膜等優(yōu)點，但其疏水性常導(dǎo)致膜污染和滲透率下降，限制了其在污水處理中的應(yīng)用。筆者采用共混改性將納米tio2顆粒加入鑄膜液，利用溶膠凝膠法制備了改性pvdf中空纖維膜，并對改性前后膜組件的膜通量及水質(zhì)處理效果進行了對比。

1 試驗部分

1.1 試劑  和儀器

試劑  ：pvdf，相對分子質(zhì)量570 000，solf?1015，上海聯(lián)宏新材料科技有限公司；聚乙烯吡咯烷酮    ，pvp，br級，上海如吉生物科技發(fā)展有限公司；納米二氧化鈦，粒徑25 nm，比表面積（50±15） ｍ2/g，分析純p25，德國德固賽；二甲  基乙酰胺  ，dmac，化學(xué)純，國藥集團化學(xué)試劑  有限公司。

儀器：physicamcr301型流變儀，奧地利安  東帕；d-8401型多功能攪拌器，成都浩馳儀器有限公司；nanomanvs型原子力顯微鏡，美國veeco；jsm-6360la型掃描電鏡，日本電子株式會社；harre-spca型接觸角測定儀，北京哈科試驗儀器廠；shz-ⅲ型循環(huán)水式真空泵，上海知信試驗儀器技術(shù)有限公司。

1.2 pvdf中空纖維膜的制備

將一定量的納米tio2加入dmac中，超聲30min使之分散均勻，加入pvp，緩慢加入pvdf，以免鑄膜液起泡，水浴加熱，控制溫度為45 ℃，攪拌12 h，得到穩(wěn)定的淺黃色或白色（加tio2）溶膠，原料投加比例如表 1所示，并用旋轉(zhuǎn)流變儀測定鑄膜液黏度。

表 1 鑄膜液原料投加比例

 鑄膜液組分

 pvdf/％

 tio 2 /％

 pvp/％

 dmac/％

 pvdf-0

 16

 0

 14

 70

 pvdf-1

 16

 1

 14

 69

 pvdf-2

 16

 2

 14

 68

1.3 pvdf中空纖維膜的性能測試

膜性能測試主要包括膜表面的微觀結(jié)構(gòu)表征及水通量測試等。采用原子力顯微鏡（afm）測定膜表面粗糙度，利用掃描電鏡（sem）觀察膜斷面結(jié)構(gòu)，并以孔隙率、平均孔徑、接觸角和水通量等作為評價標(biāo)準(zhǔn)，確定最好納米tio2投加比例。

1.4 試驗裝置及運行條件

試驗在自行設(shè)計的小試裝置中進行，缺氧池尺寸50 mm×200 mm×400 mm，有效水深300 mm，有效容積3 l，好氧池尺寸250 mm×200 mm×400 mm，有效水深300 mm，有效容積15 l，水力停留時間6 h（缺氧池1 h，好氧池5 h），試驗裝置如圖 1所示。

好氧池的污泥取自常州武進某污水處理廠的二沉池回流污泥，在曝氣量1 l/min的條件下悶爆10～15 d左右，進水量由小到大逐漸增加。由于活性污泥及生活污水均取自該廠，因此活性污泥的適應(yīng)性較強，很快就達(dá)到所需濃度，控制mlss為2000～ 5000mg/l。過濾壓力由循環(huán)水式真空泵（壓力可調(diào)）提供，壓力控制在0.02 mpa，水溫保持在18～25 ℃。膜組件為u型中空纖維模型，有效過濾面積均為0.02 ｍ2，浸沒在15l好氧池。

分別用膜組件pvdf-0、pvdf-1、pvdf-2處理純水和生活污水，以測試膜組件的去除效果和膜污染狀況，并記錄純水通量jw、和污水通量jr。

膜通量（j）和去除率（r）由式（1）、式（2）計算。

式中：j——純水或污水的膜滲透通量，l/（ｍ2·h）；

v——純水或污水的滲透體積，l；

a——膜的有效過濾面積，ｍ2；

t——膜的過濾時間，h；

r——膜對污水中目標(biāo)物的去除率，％；

cp、cf——污水中目標(biāo)物的進、出水質(zhì)量濃度，mg/l。

1.5 原水水質(zhì)及分析方法

試驗原水取自常州市某污水廠初沉池，原水水質(zhì)及分析方法如表 2所示。

表 2 原水水質(zhì)及分析方法

 項目

 范圍(均值)

 分析方法

 cod/mg·l -1

 252~394(324)

 快速密閉催化消解法

 ss/mg·l -1

 110~233(146)

 重量法

 tn/mg·l -1

 16.4~30.7(26.3)

 過硫酸  鉀  氧化紫外分光光度法

 tp/mg·l -1

 2.8~5.6(4.3)

 鉬銻抗分光度法

 nh 3 -n/mg·l -1

 14.6~25.4(21.5)

 納氏試劑  光度法

 ph

 6~8(7.8)

 便攜式ph計

 水溫/℃

 18~25

 水溫計

2 結(jié)果與討論

2.1 納米tio2質(zhì)量分?jǐn)?shù)對pvdf鑄膜液黏度的影響

納米tio2顆粒具有高比表面積和強親水性，但其添加量會影響鑄膜液黏度，從而影響溶劑  和非溶劑  的多相傳質(zhì)及鑄膜液的成膜性。不同tio2質(zhì)量分?jǐn)?shù)對pvdf鑄膜液黏度的影響如圖 2所示。

由圖 2可見，剪切力為0.1~100 m/s的狀態(tài)下，鑄膜液黏度隨納米tio2顆粒的增加而增大。

2.2 納米tio2質(zhì)量分?jǐn)?shù)對pvdf膜結(jié)構(gòu)的影響

在不同放大倍數(shù)下用sem研究pvdf中空纖維膜斷面結(jié)構(gòu)，如圖 3所示。

pvdf中空纖維膜是一種典型的非對稱性結(jié)構(gòu)膜，其斷面主要以指狀孔結(jié)構(gòu)和海綿狀結(jié)構(gòu)組成，指狀孔結(jié)構(gòu)占優(yōu)勢表明膜的滲透性