紹興柯橋區(qū)某印染廠工業(yè)再生水生產(chǎn)車間進(jìn)行，項(xiàng)目再生水生產(chǎn)的工藝為格柵初次沉淀池-水解酸化-生物接觸氧化-二沉池-混凝氣浮-砂濾-外壓式超濾-反滲透。試驗(yàn)進(jìn)水為砂濾工藝出水，pH范圍為6.9~8.1，COD變化范圍為130.5~250.7mg/L，濁度變化范圍為7.5~34NTU。

中試裝置由膜產(chǎn)水系統(tǒng)（包括膜組件、空氣泵、自吸泵、膜池、清水池）、維護(hù)清洗系統(tǒng)（包括反洗泵、藥劑自動(dòng)投加設(shè)備）、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（包括溫度、壓力、溫度、pH、液位傳感器）和PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)組成，自動(dòng)完成膜池進(jìn)水、排空、膜過(guò)濾產(chǎn)水、水反洗、藥劑清洗及洗數(shù)據(jù)采集等過(guò)程。

試驗(yàn)裝置采用ECONITY浸沒(méi)箱式中空纖維膜組件，材質(zhì)為PVDF，采用拉升法和熱法結(jié)合制膜工藝，產(chǎn)生狹縫型非對(duì)稱膜孔結(jié)構(gòu)，公稱孔徑為0.1μm，有效膜面積為21㎡。

1.2 運(yùn)行清洗方式

本次中試分2個(gè)階段：

第1階段為連續(xù)曝氣運(yùn)行，通量取0.8m/d；第2階段為無(wú)曝氣運(yùn)行，通量取0.7m/d。

本試驗(yàn)化學(xué)清洗方式為2種：膜通量的維護(hù)主

田鉆井廢水是一種組分復(fù)雜、色度高、可生化性低、難處理的高濃度有機(jī)廢水。目前，國(guó)內(nèi)處理方法主要有物理法、化學(xué)法、生物法、物理化學(xué)法等，但這些方法在技術(shù)、實(shí)際操作、費(fèi)用上都存在一定局限性，故尋求經(jīng)濟(jì)、有效的油田廢水處理新工藝成為油田環(huán)保面臨的問(wèn)題之一。微電解法是以電位低的鐵為陰極，以電位高的碳為陽(yáng)極，利用Fe-C顆粒之間存在的電位差形成無(wú)數(shù)個(gè)微原電池，在含酸性電解質(zhì)的水溶液中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，通過(guò)鐵的還原性、鐵的電化學(xué)性、鐵離子的絮凝吸附三者共同作用來(lái)凈化廢水的工藝。微電解法被用于石油工業(yè)廢水的處理，如朱曉兵等對(duì)石油煉廠廢水進(jìn)行了10m3/h并聯(lián)微電解工藝的中試現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)研究，石油類、COD、懸浮物去除率均達(dá)到70%以上。Yavuz等采用摻釕金屬氧化物平行板電極反應(yīng)器處理含苯酚廢水，發(fā)現(xiàn)當(dāng)苯酚初始質(zhì)量濃度為200mg/L、COD值為480mg/L時(shí)，去除率分別達(dá)到99.7%、88.9%。傳統(tǒng)微電解裝置一般采用升流式固定床反應(yīng)器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，推流性好，但應(yīng)用中存在以下問(wèn)題：一是床體填料易板結(jié)，造成溝流和死區(qū)，導(dǎo)致布水不均勻;二是運(yùn)行一段時(shí)間后，填料表面會(huì)形成鈍化膜，廢水中懸浮顆粒也會(huì)部分沉積在填料表面，阻隔填料與廢水的有效接觸，導(dǎo)致鐵床處理效果降低;三是鐵床填料補(bǔ)充和更換勞動(dòng)強(qiáng)度大，影響微電解工藝的推廣。

基于此，學(xué)者們通過(guò)在鐵床填料中加入適當(dāng)?shù)妮o料(如其他金屬或填料)，或者將固定床改為流化床等方法來(lái)改善流態(tài)，有效避免填料出現(xiàn)板結(jié)現(xiàn)象。本研究擬從流態(tài)改善角度，以球墨鑄鐵為復(fù)合微電解材料，通過(guò)對(duì)電解材料填料區(qū)進(jìn)行蜂窩狀隔倉(cāng)式改造，實(shí)現(xiàn)底部布水、分層建倉(cāng)、分層布?xì)?，進(jìn)而解決布水不均問(wèn)題，增加填料過(guò)水比表面積。同時(shí)，通過(guò)分層曝氣攪動(dòng)，將生成的鐵泥及時(shí)充分帶出，解決了電解材料鈍化、堵塞問(wèn)題。

1、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料                            

油田廢水：勝利油田某采油廠綜合排水。

原水水質(zhì)：COD值為2400mg/L;濁度為56.8;pH值為7.8;SS值為836mg/L。

電解材料：不規(guī)則顆粒狀球墨鑄鐵復(fù)合Fe-C材料。

要通過(guò)化學(xué)增強(qiáng)反洗（CEB）和排空前維護(hù)性清洗（MCBD）實(shí)現(xiàn)。CEB每2d~3d進(jìn)行一次，MCBD當(dāng)比通量降至200LMH/bar時(shí)實(shí)施，兩者均可以恢復(fù)透水性。通過(guò)比通量變化圖可以發(fā)現(xiàn)，MCBD的恢復(fù)效果遠(yuǎn)優(yōu)于CEB，前者是后者的8~10倍，MCBD可作為維護(hù)膜通量、降低膜恢復(fù)性清洗頻率的有效手段。第2階段MCBD清洗周期平均為10.7d，而第1階段平均8.7d，進(jìn)一步說(shuō)明第2階段的維護(hù)效果優(yōu)于第1階段。同時(shí)，98%的運(yùn)行時(shí)間不需曝氣，可實(shí)現(xiàn)75%以上的能耗減少，極大地優(yōu)化了運(yùn)行。化學(xué)增強(qiáng)反洗（CEB，Chemical Enhanced Backwash），把清洗藥品通過(guò)反洗泵注射到膜絲內(nèi)部，停留一段時(shí)間；排空維護(hù)性清洗(MCBD，Maintenance Clean Before Drain)，膜池濃水排出前，把低濃度的清洗藥品投入在整個(gè)膜池里浸泡。CEB每周3次，使用200ppmNaClO溶液20L，1000ppm草酸溶液20L。MCBD每周1次，投入NaClO至膜池內(nèi)，濃度為200ppm，浸泡1h；投入草酸濃度為1,000ppm，浸泡1h，排空膜池。

為了控制膜池內(nèi)的濃水濃度，同時(shí)保證目標(biāo)回收率大于90%，膜池每天需排空3次，排水、充水過(guò)程中運(yùn)行鼓風(fēng)機(jī)，利用氣泡擦洗使得膜表面上的污染物掉落，結(jié)束充水后關(guān)閉曝氣重新運(yùn)行系統(tǒng)。

1.3 測(cè)試方法

膜透水性測(cè)能測(cè)試是短期內(nèi)膜化學(xué)清洗節(jié)點(diǎn)判斷和長(zhǎng)期膜使用壽命分析的主要方法，膜透水性能通過(guò)比通量（SF，specific flux）反映，計(jì)算公式如下：

SF=J/TMP

式中，J表示膜通量；TMP為跨膜壓差。

本試驗(yàn)中，維持膜通量J不變，跨膜壓差TMP隨著膜系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的持續(xù)呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)。試驗(yàn)水溫比較穩(wěn)定，維持在23~25℃，故本試驗(yàn)不考慮水溫對(duì)通量的修正。

2、結(jié)果與討論

2.1 水質(zhì)凈化效果

試驗(yàn)結(jié)果表明，超濾膜對(duì)COD的去除效率較低，去除率為7%~14%，產(chǎn)水COD隨著進(jìn)水COD波動(dòng)而變化；而對(duì)濁度的去除穩(wěn)定且高效，去除率維持在90%以上，盡管試驗(yàn)期間進(jìn)水濁度波動(dòng)較大，部分時(shí)段超過(guò)30NTU，產(chǎn)水濁度仍能穩(wěn)定維持在0.5NTU以下。說(shuō)明超濾膜對(duì)水中懸浮物和膠體物質(zhì)等產(chǎn)生濁度物質(zhì)保持穩(wěn)定去除，可保證后續(xù)RO預(yù)處理效果，但對(duì)溶解性有機(jī)物的去除率較低。

2.2 運(yùn)行方式選擇

從圖1可以發(fā)現(xiàn)，第1階段在全過(guò)程曝氣、通量為0.8m/d情況下運(yùn)行平穩(wěn)；第2階段為無(wú)曝氣運(yùn)行，在通量為0.7m/d下同樣穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)對(duì)比2個(gè)運(yùn)行階段的跨膜壓差（TMP）和比通量（SF）變化曲線的斜率，可以得出，第2階段跨膜壓差和比通量的變化速率低于第1階段，即膜污染速率降低。說(shuō)明在該運(yùn)行通量范圍內(nèi)，膜通量對(duì)膜污染的影響程度大于有無(wú)曝氣擦洗。