懸浮床光催化-膜分離反應器處理受污染河水的研究
| 論文類型 | 技術與工程 | 發表日期 | 2001-11-01 |
| 來源 | 第二屆環境模擬與污染控制學術研討會 | ||
| 作者 | 孟耀斌,黃霞,楊群豪,梁鵬,施漢昌,錢易 | ||
| 摘要 | 針對催化劑固定化導致傳質困難而影響反應速率的缺點，本研究開發了基于懸浮粉末催化劑和低壓汞燈光源的懸浮床光催化反應器，并用微濾膜單元完成催化劑截留分離。通過處理受污染河水的試驗，衡量了該反應器用于水處理的可行性。 | ||
孟耀斌 黃霞 楊群豪 梁鵬 施漢昌 錢易
（清華大學環境科學與工程系，環境模擬與污染控制國家重點聯合實驗室）
針對催化劑固定化導致傳質困難而影響反應速率的缺點，本研究開發了基于懸浮粉末催化劑和低壓汞燈光源的懸浮床光催化反應器，并用微濾膜單元完成催化劑截留分離。通過處理受污染河水的試驗，衡量了該反應器用于水處理的可行性。
1 試驗方法
試驗裝置如圖1所示。反應器中插入低壓汞燈，反應器底部由微孔板曝氣提供懸浮床的供氧和混合。聚乙烯中空纖維膜組件（孔徑為0.4mm）浸沒于反應器中，用抽吸泵抽吸，通過膜的過濾得到出水。催化劑則被截留于反應器內。反應器有效容積0.24m3，設計水量為1～1.8m3/d。
受污染的河水取自清華校河。進水COD大約在50～80 mg/L，NH3－N濃度大約2～6mg/L，由于原水在進水箱的沉淀，進水SS大約為0。
2 結果與討論
2.1 COD和NH3－N去除效果
試驗考察了不同HRT和進水條件下該反應器去除COD和NH3－N的效果。結果見表1。
NH3-N：2～6mg/L COD：～0mg/L
NH3-N：1～3mg/L ～100% 4～6d 4.5h 7～28d 3h COD：8～16mg/L
NH3-N：2～4mg/L 80% 29～30d 3h COD：50～80mg/L
NH3-N：15～20mg/L COD：～40mg/L
NH3-N：8～14mg/L 30% 31～35d 2h 36～41d 3h COD：50～80mg/L
NH3-N：8～12mg/L COD：15～20mg/L
NH3-N：5～7mg/L 70%
試驗結果表明：進水水質正常時，COD去除率可達80%以上（HRT＝3、4.5、6h）。但氨氮濃度升高會大大惡化處理效果。如果認為COD和氨氮二者不相互抑制，則去除單位質量的NH3－N要相當于去除5倍質量的COD。這說明，對未受生活污水嚴重污染和較輕富營養化的河流、湖泊水而言，使用本系統進行COD和TOC的去除是合理的。
2.2 催化劑的截留和懸浮效果
通過使用0.4mm孔徑微濾膜，催化劑可以被有效截留。在最初三天出水中有輕微的催化劑泄漏，但隨后則被完全截留。總泄漏量不足總催化劑量的5%。通過微孔板曝氣和膜組件下的反沖曝氣系統，催化劑在懸浮床中能保持良好懸浮。在適當條件下，催化劑懸浮量可以保持40d不用添加。
2.3 膜過濾阻力的變化
在運行過程中，膜過濾阻力逐漸上升。膜過濾阻力與膜通量密切相關。通量越大，膜過濾阻力上升速率越快。大體上可以用指數關系來描述過濾阻力上升速率與膜通量的關系。試驗結果表明：在膜通量小于54l/(m2h)時，過濾阻力增長速率小于0.15kPa/d，如果以壓差增長小于8m水頭為膜過濾周期，則可以穩定運行52天不清洗。
2.4 膜組件的清洗
膜過濾阻力上升到一定程度后，需要對膜組件進行離線化學清洗。試驗表明NaClO漂洗足以使膜過濾阻力回落到相當于清潔膜的水平。這說明有機物是膜面污染物的主要成分。對污染后的膜絲做掃描電鏡分析，表明膜面污染物主要為河水中的纖維狀物質、藻類和真菌類物質。
2.5 催化劑活性的變化
在試驗過程中，只要進水水質正常，均可以維持穩定的處理效果；經過進水水質惡化然后又恢復到基本正常時，處理效果也相應恢復。這說明在處理過程中催化劑活性得以保持。將運行后的催化劑與新催化劑在相同試驗下對比其活性，發現運行后催化劑活性明顯提高。
2.6 反應器運行成本分析
試驗結果表明，本系統處理單位體積河水的運行電耗為明顯高于太陽光催化反應器。但是，如果以單位紫外能的COD去除負荷而言，則比固定化太陽光催化高4～5倍，而且大大節約了占地面積。如果進水污染物濃度較低，則應用本系統處理噸水的運行電耗會大幅降低。在廢水常規處理后的深度處理和微污染水源水處理方面有較大的應用潛力。
論文搜索
月熱點論文
論文投稿
很多時候您的文章總是無緣變成鉛字。研究做到關鍵時，試驗有了起色時，是不是想和同行探討一下，工作中有了心得，您是不是很想與人分享，那么不要只是默默工作了，寫下來吧！投稿時，請以附件形式發至 paper@h2o-china.com ，請注明論文投稿。一旦采用，我們會為您增加100枚金幣。
