膜生物反应器在造纸废水处理中的应用开题报告

2020-04-14 04:04

1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文献综述

1、课题背景

近年, 我国造纸行业出现了前所未有的快速发展局面,在全球的产能份额持续上升, 使我国成为世界造纸业中规模最大的国家。但是,造纸行业是耗水、排污的”大户”,对我国水环境产生的压力不容小觑。因此,如何促进印染行业可持续发展, 保证其经济发展与环境保护的”双赢”,是造纸业必须解决的问题。根据节能减排的要求，企业有责任充分利用现代科技手段，研发新工艺、新技术，达到节约用水的目的。

膜生物反应器(MBR)集膜的高效分离和生物降解于一体，是将污水生物处理技术与膜分离技术相结合的新型污水处理工艺。但是现阶段MBR主要用于生活污水、医院废水、垃圾渗滤液的处理，造纸工业中并没有得到广泛的应用。然而相对于市政污水处理，MBR对含油、食品加工等高浓度、有毒、难降解的工业废水处理在技术上更有优势。面临着日益严格的污水排放和回用标准，MBR在造纸废水扩建工程及中水回用市场将具有强劲和广泛的增长潜力。

2、MBR简介

膜生物反应器 (英文名称为Membrane Bioreactor，缩写为MBR)。MBR将生物反应器和膜分离过程相结合的一种新型工艺，其最大的特点就是采用膜组件代替传统生物处理中的二沉池。污水中的污染物首先在生物反应器中进行生物降解，同时生物反应器内的混合液在膜两侧压力差的作用下，水和小于膜孔径的小分子溶质透过膜，即为处理后出水。微生物及大分子溶质被膜截留，从而替代沉淀池完成其与处理出水的分离过程。

MBR类型又分为分置式和一体式（该实验为一体式），简图如下：

图1 分离式膜生物反应器

1-进水 2-空气管 3-反应器 4-循环泵 5-膜组件 6-回流污泥 7-出水

图2 一体式膜生物反应器

1-出水 2-反应器 3-膜组件 4-空气管 5-真空泵 6-出水

MBR特点：

(1).出水水质好

在MBR中，降解时间较长的可溶性大分子化合物可以被膜截留下来并与污泥一起返回到生物反应器中，使这些化合物在生物反应器中的停留时间变长，从而有利于微生物对这些化合物的降解。因此MBR出水有机物含量较低，且总氮和总磷的含量也远远低于传统活性污泥法。

(2). 工艺参数易于控制

在MBR中，用膜组件代替二沉池，可以同时实现较短的HRT和很长的SRT。同时，MBR中由于膜对污泥的截留，可以在很大程度上消除污泥膨胀现象。

(3). 污泥产生量少

生物反应器中的污泥浓度很高，因此污泥负荷F/M较低，污泥产量很低。

(4). 易于自动控制

MBR系统结构简单，运行灵活稳定，容易操作和实现自动化。但MBR也存在缺点：由于存在膜污染，需要定期反冲洗和化学清洗；膜需要定期更换；能耗较一般生化处理方法要高。

3、膜生物反应器在造纸废水中应用的现状

目前我国大部分造纸厂采用碱法制浆，而碱法制浆所产生的黑液污染最严重，占整个造纸行业污染的90％，产生黑液的主要成分是木质素和碳水化合物的降解产物等，其中化学需氧量COD、生物需氧量BOD、固体悬浮物SS、浊度、色度等指标都严重超标；其次黑液提取后浆料在洗涤、筛选和漂白过程中排出的废水，成分与制浆废水相近，但浓度低，而且富含漂白阶段产生的对环境危害大的氯苯酚、氯化脂肪酸等有机氯化物。不同工段产生的主要污染物大相径庭，所以一般分别采用不同的处理工艺，而MBR 技术由于它工艺上的优势和特点，逐渐被引入不同工段的造纸废水处理中。

膜生物反应器近些年来已逐渐被引入到造纸工业废水处理中，膜生物反应器技术的研究尚属实验室起步阶段，作为实用技术使之工业化还需更进一步的研究。

刘锐等对膜生物反应器与传统活性污泥工艺进行了比较研究。结果表明，MBR 法较活性污泥法具有更强的有机物去除能力（COD去除率达85%以上）和更为稳定良好的出水水质，透明，无色，排放达到国家指标。

韩怀芬等使用MBR 处理造纸综合废水(黑液中段废水和白水的混合液)并与传统的活性污泥法与生物接触氧化法进行比较。实验结果表明，用MBR 处理造纸废水,通过污泥浓度的增加,出水COD可以降低到100mg/L以下(系统水力停留时间为18h) ,整个反应器的总去除率最高可达90%以上。而与之相对应的活性污泥法和接触氧化法控制水力停留时间近40h后, 出水COD还是达不到实验要求, 分别为149.3mg/L 和197.3mg/L。这充分说明了MBR对难降解废水的处理效果比活性污泥法和生物接触氧化法要好得多。

陈晨宇等用中空纤维膜生物反应器处理造纸废水试验结果表明，COD 的去除率一般也可达到85％以上，处理效果明显。

4、应用前景展望

在将来，对现有污水处理设备的更新比重新建设新设备更为经济和重要。在水资源日益紧张的今天,随着科学技术的发展，相信MBR工艺将不断被开发，新型高效耐污染膜将被研制出来。抓紧对新型膜生物反应器工艺在造纸废水中的应用研究将是我国造纸界迎头赶超世界先进水平的必然途径，必将带来良好的经济效益、社会效益和环境效益。

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

本课题要研究的问题：

1.考察膜生物反应器处理造纸废水效果。

2.考察膜生物反应器(mbr)处理造纸废水中不同膜通量对膜污染的影响。

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