碳納米管中空纖維膜厭氧生物反應器處理城市生活污水的性能研究.pdf

1、伴隨我國經濟的快速發(fā)展及城市人口的逐漸增多，水資源與能源短缺、城市生活污水排放量劇增等問題日益凸顯，在我國倡導低碳環(huán)保體系的同時，生活污水的再生利用成為眾多專家學者的研究熱點。膜生物處理技術能夠很好解決該問題，且厭氧膜生物水處理技術對比于好氧生物處理最大優(yōu)勢在于產生能源性氣體甲烷，而傳統有機材料膜滲透性與膜選擇性之間的矛盾關系以及膜污染等問題是妨礙其廣泛應用的一個重要原因。針對這些問題，本文中首先利用碳納米管制備出功能性導電碳納米管中空

2、纖維膜，通過在膜上施加電偏壓實現膜分離與電化學技術的耦合，并將電化學輔助膜運用到自主設計的新型厭氧膜生物反應器(Membrane Bioreactor，MBR)中，處理低濃度生活污水，考察其分離性能、氣體產量及抗污染性能。主要研究內容和結果如下:
　　用酸化-紡絲-煅燒法制得碳納米管中空纖維膜(Carbon Nanotube-Hollow FiberMembrane，CNT-HFM)，膜表面是由交錯排列的碳納米管形成的網狀孔道結構

3、，結構穩(wěn)定，孔隙率高，純水通量是普通有機中空纖維膜(Polyvinylidene Fluoride-Hollow FiberMembrane，PVDF-HFM)的2倍，且具有導電性和良好的分離性能及抗污染能力。在膜上施加電偏壓后的碳納米管中空纖維膜，相比PVDF-HFM，體現出更好的抗污染性能、膜分離性能以及膜再生能力，膜與污染物之間的電排斥作用增強，膜表面的濾餅層厚度變薄，二次清洗后，膜通量恢復率高達88.27％，是PVDF-HFM的

4、1.5倍。
　　不同溫度對厭氧MBR處理效果存在一定影響，當溫度分別為40℃、30℃和20℃時，COD生物去除率從88.4％下降到78.5％，再降至38.1％，而總去除率分別為95.7％、92.7％和81.7％，說明后期的膜分離階段COD的去除率并沒有受到較大影響，膜分離后出水COD濃度始終在70mg/L以下。表明相對傳統的厭氧活性污泥法，厭氧MBR工藝在COD去除效果上有一定優(yōu)勢。
　　比較使用PVDF-HFM的改進前厭氧

5、MBR和改進后新型厭氧MBR，結果顯示，在反應器內部加設圓臺形狀的內筒取代普通UASB中的三相分離器結構，可以提高氣體的收集效率，甲烷產量從281.95mL/d升高到396.12mL/d，并通過設置的一圈圓形布水孔，防止污泥顆粒進入膜分離區(qū)，減緩膜污染;分別使用PVDF-HFM、CNT-HFM及膜表面施加負偏壓的CNT-HFM的對比實驗中，膜表面施加負偏壓后COD去除中的膜分離貢獻值最高為14.9％，跨膜壓差增長速率僅為PVDF-HFM