懸浮床光催化－膜分離反應(yīng)器處理受污染河水的研究摘要：針對(duì)催化劑固定化導(dǎo)致傳質(zhì)困難而影響反應(yīng)速率的缺點(diǎn)，本研究開(kāi)發(fā)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(yīng)器，并用微濾膜單元完成催化劑截留分離。通過(guò)處理受污染河水的試驗(yàn)，衡量了該反應(yīng)器用于水處理的可行性。

關(guān)鍵字：懸浮床光催化催化劑膜分離反應(yīng)器1試驗(yàn)方法試驗(yàn)裝置如圖1所示。反應(yīng)器中插入低壓汞燈，反應(yīng)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(méi)于反應(yīng)器中，用抽吸泵抽吸，通過(guò)膜的過(guò)濾得到出水。催化劑則被截留于反應(yīng)器內(nèi)。反應(yīng)器有效容積0.24m3，設(shè)計(jì)水量為1～1.8m3/d。

受污染的河水取自清華校河。進(jìn)水COD大約在50～80mg/L，NH3－N濃度大約2～6mg/L，由于原水在進(jìn)水箱的沉淀，進(jìn)水SS大約為0。2結(jié)果與討論2.1COD和NH3－N去除效果

試驗(yàn)考察了不同HRT和進(jìn)水條件下該反應(yīng)器去除COD和NH3－N的效果。結(jié)果見(jiàn)表1。表1反應(yīng)器處理河水運(yùn)運(yùn)行歷程時(shí)間順序HRT進(jìn)水水質(zhì)出水水質(zhì)COD去除率1～3d6hCOD：50～880mg/LL

NH3-N：2～6mg/LLCOD：～0mgg/L

NH33-N：1～3mg/LL～100%4～6d4.5h7～28d3hCOD：8～166mg/L

NNH3-N：2～4mg/LL80%29～30d3hCOD：50～880mg/LL

NH3-N：15～20mg//LCOD：～40mmg/L

NHH3-N：8～14mg//L30%31～35d2h36～41d3hCOD：50～880mg/LL

NH3-N：8～12mg//LCOD：15～220mg/LL

NH3-N：5～7mg/LL70%試驗(yàn)結(jié)果表明：進(jìn)水水質(zhì)正常時(shí)，COD去除率可達(dá)80%以上（HRT＝3、4.5、6h）。但氨氮濃度升高會(huì)大大惡化處理效果。如果認(rèn)為COD和氨氮二者不相互抑制，則去除單位質(zhì)量的NH3－N要相當(dāng)于去除5倍質(zhì)量的COD。這說(shuō)明，對(duì)未受生活污水嚴(yán)重污染和較輕富營(yíng)養(yǎng)化的河流、湖泊水而言，使用本系統(tǒng)進(jìn)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(guò)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?？傂孤┝坎蛔憧偞呋瘎┝康?%。通過(guò)微孔板曝氣和膜組件下的反沖曝氣系統(tǒng)，催化劑在懸浮床中能保持良好懸浮。在適當(dāng)條件下，催化劑懸浮量可以保持40d不用添加。

2.3膜過(guò)濾阻力的變化

在運(yùn)行過(guò)程中，膜過(guò)濾阻力逐漸上升。膜過(guò)濾阻力與膜通量密切相關(guān)。通量越大，膜過(guò)濾阻力上升速率越快。大體上可以用指數(shù)關(guān)系來(lái)描述過(guò)濾阻力上升速率與膜通量的關(guān)系。試驗(yàn)結(jié)果表明：在膜通量小于54l/(m2h)時(shí)，過(guò)濾阻力增長(zhǎng)速率小于0.15kPa/d，如果以壓差增長(zhǎng)小于8m水頭為膜過(guò)濾周期，則可以穩(wěn)定運(yùn)行52天不清洗。

2.4膜組件的清洗

膜過(guò)濾阻力上升到一定程度后，需要對(duì)膜組件進(jìn)行離線化學(xué)清洗。試驗(yàn)表明NaClO漂洗足以使膜過(guò)濾阻力回落到相當(dāng)于清潔膜的水平。這說(shuō)明有機(jī)物是膜面污染物的主要成分。對(duì)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(zhì)、藻類(lèi)和真菌類(lèi)物質(zhì)。

2.5催化劑活性的變化

在試驗(yàn)過(guò)程中，只要進(jìn)水水質(zhì)正常，均可以維持穩(wěn)定的處理效果；經(jīng)過(guò)進(jìn)水水質(zhì)惡化然后又恢復(fù)到基本正常時(shí)，處理效果也相應(yīng)恢復(fù)。這說(shuō)明在處理過(guò)程中催化劑活性得以保持。將運(yùn)行后的催化劑與新催化劑在相同試驗(yàn)下對(duì)比其活性，發(fā)現(xiàn)運(yùn)行后催化劑活性明顯提高。

2.6反應(yīng)器運(yùn)行成本分析

試驗(yàn)結(jié)果表明，本系統(tǒng)處理單位體積河水的運(yùn)行電耗為明顯高于太陽(yáng)光催化反應(yīng)器。但是，如果以單位紫外能的COD去除負(fù)荷而言，則比固定化太陽(yáng)光催化高