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摘 要

造纸废水处理是全世界的一大难题,传统处理工艺已经不能满足当今的环保要求。而膜生物反应器（MBR）是通过膜强化生化反应的水处理新技术，比传统生物处理技术更具有优势,具有更加广阔的应用前景。

针对某造纸厂废水处理与中水回用中存在的问题，本文利用MBR作为解决方案，进行了实验室规模的模拟以及长时间中试规模的可行性研究。主要研究了不同温度、不同污泥浓度（MLSS）、不同操作方式、不同曝气量、不同膜通量下跨膜压差（TMP）的变化情况。并研究对比了MBR进出水水质的变化情况。

得出以下结论：膜生物反应器能有效去除其中的化学需氧量（COD_Cr），且随着污泥浓度增加，其产水COD_Cr愈低，优于原工艺; MBR对于氨氮（MH₃-N）的去除率高，平均为92%；而对于总磷（TP）的去除率为70%左右；MBR对于色度的去除率也达到了98%以上；总有机碳（TOC）在运行期间的平均去除率稳定在88%，去除效果良好。各项指标在运行期间变化不大，表现稳定。然而膜生物反应器在使用过程中也存在一些不足，如制膜成本高、运行费用高等问题，为了进一步推进MBR在污水资源化方面的作用，在这些方面仍需要做出一定的努力。

关键词： 造纸废水 中空纤维超滤膜 膜生物反应器

The application of hollow fiber ultrafiltration membrane in papermaking wastewater treatment

Abstract

Papermaking wastewater treatment is a big problem all over the world. Traditional treatment cannot meet today's environmental requirements. MBR is a new technology in water treatment, which is through the membrane to enhance biochemical reaction. Compared to traditional biological treatment, it has more advantages and a more broad application prospect.

Aiming at the existing problems in paper mill wastewater treatment and water reuse, MBR was applied in solving those problems. Laboratory-scale and long-time pilot-scale experiments were conducted with the help of MBR. The effects of temperature, MLSS, operation, aeration and permeation flux on TMP were investigated. Besides, the effluent quality of water was analyzed as well.

The results showed that MBR can effectively remove COD_Cr, the value of COD_Cr decreased as the MLSS increased and it’s superior to the original process. The average removal rates of TOC and MH₃-N achieved 88% and 92%, respectively. The removal rates of the TP and chromaticity were 70% and 98%, respectively. However, there were some deficiencies existing in the application of membrane bioreactor process, such as the high cost of membrane and operating cost and so on. It is of great importance to do some efforts to promote the role of MBR in terms of wastewater treatment.

Key words: papermaking wastewater; hollow fiber ultrafiltration membrane; membrane bioreactor

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1膜分离技术 1

1.2中空纤维超滤膜（PVDF）发展现状 1

1.3膜生物反应器（MBR） 2

1.4 膜生物器操作膜运行条件 4

第二章 实验部分 6

2.1 引言 6

2.2 实验设备与试剂 7

第三章 结果与讨论 10

3.1 MBR中膜孔径考察和膜污染分析 10

3.1.1纯水通量的测定 10

3.1.2过滤初沉池水的通量变化情况 10

3.1.3过滤后膜表面电镜图 12

3.2 MBR实验条件考察与MBR工艺处理造纸废水 13

3.2.1 实验方法与水质分析 13

3.2.2 MBR实验条件考察 14

3.2.3 MBR工艺处理造纸废水 19

第四章 结论与展望 24

4.1 结论 24

4.2 展望 24

参考文献 25

致 谢 29

第一章 文献综述

1.1 膜分离技术

膜分离技术是近几十年来发展起来的一项高新技术，是多学科交叉结合的产物。目前，膜分离技术因具有连续、高效节能、绿色环保和无二次污染等特点而被广泛应用于水体净化、膜生物反应器、含油废水和各种废水处理中。在工业过程中应用广泛的膜过程主要有微滤、超滤、纳滤和反渗透，其他还有电渗析、膜电解、全蒸发等过程。其中微滤、超滤、纳滤和反渗透的推动力是压力梯度，电渗析和膜电解则是利用电位差作为推动力，根据处理对象的物性不同，人们可以将不同的膜过程进行组合利用以达到预期效果。目前，人们利用反渗透膜处理油田废水的研究很少，这是因为纳滤、反渗透过程使用的膜孔径小，极易堵塞，难以清洗，并且需要较高的操作压力，对设备要求很高。相比之下，超滤、微滤过程具有废水渗透通量大、吸附少、操作费用低等优点，对一些成分不复杂、排放量不很大的含油废水，可考虑采用超滤/微滤膜技术来处理含有乳化油、溶解油的废水。

1.2 中空纤维超滤膜（PVDF）发展现状

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