专利名称：一种用于mbr 膜材料耐污染性检测的测试液及其测试装置的利记博彩app
—种用于MBR膜材料耐污染性检测的测试液及其测试装置
技术领域：
本发明涉及用于水处理的MBR膜材料的测试装置。更具体地，本发明涉及一种用于检测MBR膜材料的耐污染性的测试液，以及使用所述测试液的测试装置。
背景技术：
膜生物反应器(Membrane Bio-Reactor, MBR)是将膜分离技术与生物降解原理相结合而开发出的一种新型污水处理工艺，它利用膜分离装置将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物质有效截留，替代传统工艺中的二沉池，具有对污染物去除效率高、出水水质好、操作稳定、管理方便、占地面积少等显著优势，应用前景十分广阔。但是，MBR工艺在应用中存在膜材料易堵塞污染的问题，由此会引起膜材料通量衰减、增加膜组件更换和膜清洗的频率、运行成本激增、膜材料的使用寿命大大缩短、能耗大 大增加等一系列问题。因此，膜污染和高能耗是影响膜生物反应器推广应用的障碍。膜污染是指处理物料中的微粒、胶体粒子或溶质大分子与膜存在物理、化学相互作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞，使膜水力阻力增加，透过通量减小的现象。膜污染物的类型常常分成无机物污染、有机物污染、胶体污染和微生物污染四大类。膜的无机物污染主要指碳酸钙与钙、钡、锶等硫酸盐及硅酸盐等结垢物质的污染，其中碳酸钙和硫酸钙最常见。有机物引起的初始膜污染由浓差极化现象产生的可逆滤饼层和进一步的吸附性污染这两个阶段组成。胶体物质有藻类、细菌和有机物。微生物污染有两种，其一是微生物新陈代谢产生的溶解性或胶体状物质(溶解性微生物产物和胞外聚合物)，其二是细菌吸附在膜表面并增殖形成生物膜。控制膜污染是推广膜生物反应器(MBR)工艺的最重要因素，MBR工艺中影响膜污染的先决因素是膜材料的性质，所以采用有效的评价方法指导膜生产行业生产出耐污染的MBR膜材料就十分必要。现有技术中为了获得膜材料的性能，通常将膜材料制成膜组件放至中试系统中，在一定的曝气作用下，恒定通量，观察运行过程中压力的变化情况。目前，在中试系统中评价膜材料的耐污染性，一般需要持续运行一年，历经春夏秋冬四个季节的温度和水质的变化，通过对比压力的变化情况、清洗周期和清洗后的效果，才能对比判断出膜丝耐污染性能的好坏。例如中国实用新型专利200820215623. O公开了一种用于多组膜-生物反应器性能测试平台，包括生化池、出水池、泵，至少两个膜池和各膜池内分别安装的性能不同的膜组件，所述生化池与各个膜池之间通过泵进行水的输送；在所述各个膜池与出水池之间的排水管上设有水质采样点。本实用新型在实现污水处理的基础上可利用一套平台，在相同的水质、水量条件下同时比较和测试多组膜组件的性能。这类技术的缺点是I)耗时长(至少一年)，性能评价速度慢，严重影响到膜材料生产行业的生产进度；2)成本高。膜组件运行中的曝气和清洗导致大量的能耗，系统长期观察和维护需要较高地人工成本；3)设备、系统占地面积大；4)MBR膜池混合液的成分不够稳定，会受到季节、温度等环境条件的影响，因此评价结果不够准确，可比性和重现性差；5)条件苛刻，将对比的膜组件要在相同的污泥环境中同时运行，才具有较强的可比性。因此，如果能配制出一种性能稳定的测试液以快速测定膜材料产品的耐污染性，为生产和工艺运行提供可靠的数据支持和参考，可以在一定程度上解决膜污染的问题。因此，一种能够稳定、快速测试膜的耐污染性的溶液和方法显得尤为重要。另外，膜材料产品的性能评价可以为膜反应器和膜生物反应器工艺设计提供依据。
发明内容[要解决的技术问题]
本发明的目的是提供一种MBR膜材料产品耐污染性能评价的测试液，用这种溶液可以快速、便捷、准确地测定膜产品的耐污染性，为膜材料产品种类的研发和选择提供依据，同时对MBR工艺运行和膜材料的生产有一定的指导意义。而且与现有技术相比，这种新的测试方法具有快速便捷，操作简单，便于控制，且降低了成本等优点。为此，本发明提供一种用于MBR膜材料耐污染性检测的测试液，所述测试液组分如下金属无机盐50 2200mg/L多糖类物质l(T200mg/L蛋白类物质l(T200mg/L大分子有机物类物质l(T200mg/L粒径小于200目的颗粒物100(T9000mg/L胶体类物质(T800mg/L余量为水；其中，金属无机盐选自无机钠盐、无机钙盐、无机镁盐和/或无机磷酸盐；多糖类物质选自海藻酸钠、淀粉、纤维素和糖原；蛋白类物质选自牛血清蛋白和胶原蛋白；大分子有机物类物质选自腐殖酸钠和富里酸钠；粒径小于200目的颗粒物含有污泥颗粒，通常还含有硅藻土颗粒或二氧化钛颗粒，是将MBR膜池中的污泥晾干粉碎并用200目的筛子筛分得到的。在本发明中，所述无机钠盐选自氯化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、磷酸钠、硝酸钠、亚硫酸钠、次氯酸钠、氯酸钠、焦磷酸钠、硫代硫酸钠、过硫酸钠、硅酸钠、溴酸钠、溴化钠和/或碘化钠。在本发明中，所述无机钙盐选自碳酸钙、碳酸氢钙、硫酸钙、氯化钙、硝酸钙、磷酸钙和/或磷酸氢钙。在本发明中，所述无机镁盐选自碳酸镁、碳酸氢镁、硫酸镁、氯化镁、硝酸镁、磷酸镁和/或磷酸氢镁。在本发明中，所述无机磷酸盐选自磷酸钠、磷酸钙、磷酸钾、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾和/或磷酸镁。
根据一种优选的实施方式，所述测试液还含有胶体类物质(T800mg/L，所述胶体类物质选自聚合氯化铝、聚合氯化铝铁和/或六水合氯化铁。在本发明中，金属无机盐、蛋白类物质、腐殖酸盐、粒径小于200目的颗粒物等各类物质的浓度过低则膜表面滤饼层形成缓慢，膜材料污染缓慢，使膜材料达到一定的污染程度，耗时较长；过高则在膜材料表面会迅速形成比阻较高的致密凝胶层，膜材料污染迅速，不能对比不同膜材料的耐污染性能的差异。本发明的测试液制备过程简单，通过混合搅匀即可。优选地，可将粒径小于200目的颗粒物加入纯水中，搅拌均匀后依次加入蛋白类物质，胶体、多糖类和无机盐类，每加入一种物质后要将溶液搅拌均匀。本发明所述的粒径小于200目的颗粒物可从废水处理厂购得，也可从废除处理单位的MBR膜池中获得。尽管不同来源的颗粒物可能成分有所不同，但它们都含有污泥颗粒，通常还含有硅藻土颗粒或二氧化钛颗粒，均可用于本发明。在本发明中，所述MBR 膜材料选自 PVDF、PVC、PP、PTFE, PAN、CA、PC、PEI、PSF 或PEI膜材料，都是现有的水处理领域的MBR膜。本发明还提供一种用于MBR膜材料耐污染性检测的测试装置，其中所述测试装置包括测试液池、膜组件、与所述膜组件相连的出水管路，所述测试液池中盛放了权利要求I所述的测试液，在测试液池中还设有曝气装置；所述膜组件置于测试液池中、液面以下，所述膜组件上设有通量测试装置；出水管路上设有调节阀、压力表和真空泵。根据一种优选的具体实施方式
，所述测试液池中还设有曝气装置。特别优选地，所述测试装置采用连续运行或间歇运行的运行方式。本发明还涉及一种用于MBR膜材料耐污染性检测的测试装置，所述测试装置包括测试液池I、膜组件2、与所述膜组件相连的出水管路7，所述测试液池I中盛放了上述测试液3，在测试液池I中还设有曝气装置；所述膜组件2至于测试液池中、液面以下，所述膜组件上设有通量测试装置；出水管路上设有压力表4和真空泵5。根据一种优选的实施方式，所述测试液池I中还设有曝气装置。在本发明中，所述测试装置可以采用连续运行或间歇运行的运行方式。与现有技术中通过中试系统评价MBR膜材料产品耐污染性相比，本发明的有益效果如下I)性能稳定。本发明提供的测试液性能稳定。各种成分的含量容易控制，测试液性能不受时间、水质、温度和环境的影响；2)测试周期短。所述测试液可用于快速测定膜材料产品的耐污染性能，大大缩短了目前常用技术的评价周期；3)实用性强。能广泛用于各种微滤膜材料产品的耐污染性能评价；能用于临界通量和运行通量的测定。4)成本低。所述测试液的成分廉价易得；测试周期短大量减少了人工成本。·5)设备简单。实验装置构造简单，无需额外添加设备。6)占地面积小。无需基建设施，节省了基建成本。
图I是本发明的用于MBR膜材料耐污染性检测的测试装置的结构示意其中，I、测试液池；2、膜组件；3、测试液；4、压力表；5、真空泵；6、量筒；7、出水管路。图2是实施例I中两种样品PVC膜组件在测试装置中测定的通量与运行时间的关系图；图3是对照实施例I中两种PVC膜组件在中试运行系统中测定的运行压力与时间的关系图； 图4是实施例8中四个PVDF组件在测试液中的通量衰减情况；图5是实施例9中两种PTFE膜组件在测试装置中测定的通量与运行时间的关系图。
图6为实施例10的耐污染性与运行时间的关系图。
具体实施方式下述实施例结合附图非限制性地说明本发明。实施例I配置测试液，成分如下粒径小于200目的颗粒物(含有干泥颗粒)9000mg/L海藻酸钠100mg/L牛血清蛋白100mg/L腐殖酸钠50mg/L氯化钙550mg/L余量为纯水如图I所示，安装一套测试装置，包括测试液池I、沉入测试液池I液面以下的膜组件2、与膜组件2相连的出水管路7，在测试液池I中盛放了上述测试液，在测试液池I中有曝气装置；膜组件上设有通量测试装置；出水管路上设有压力表4和真空泵5。将有效长度为30cm的样品PVC膜组件(I)和PVC膜组件(2 )在纯水中完全浸润后，在纯水中测定其过滤前的初始纯水通量，然后将其浸没在含有上述测试液的测试装置中测试初始测试通量(数值上明显小于初始纯水通量)，然后在该测试装置中在20KPa恒定压力下负压抽吸2h以上，按时分别测定两种膜组件的负压通量，测得其通量随运行时间的曲线关系。当两个连续的时间点内测定的膜丝通量的变化量低于5%时，抽吸结束，最后测定的通量称为平台通量。然后将两种污染膜组件放入纯水中在600rpm转速下搅拌清洗(物理清洗)污染膜，反复清洗3次，每次清洗时间为O. 5h，纯水冲洗后，将物理清洗后的两种膜组件放入纯水中测定膜组件的清洗后膜通量。实验结果见表1，并绘制成图2。通过通量随运行时间的曲线关系，污染膜纯水通量和膜通量恢复率反应膜材料产品的耐污染性。表I
权利要求
1.一种用于MBR膜材料耐污染性检测的测试液，其特征在于所述测试液组分如下 金属无机盐50 2200mg/L 多糖类物质l(T200mg/L 蛋白类物质l(T200mg/L 大分子有机物类物质l(T200mg/L 粒径小于200目的颗粒物100(T9000mg/L 胶体类物质(T800mg/L 余量为水； 其中，金属无机盐选自无机钠盐、无机钙盐、无机镁盐和/或无机磷酸盐； 多糖类物质选自海藻酸钠、淀粉、纤维素和糖原； 蛋白类物质选自牛血清蛋白和胶原蛋白； 大分子有机物类物质选自腐殖酸钠和富里酸钠； 粒径小于200目的颗粒物含有污泥颗粒。
2.根据权利要求I所述的测试液，其特征在于所述无机钠盐选自氯化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、磷酸钠、硝酸钠、亚硫酸钠、次氯酸钠、氯酸钠、焦磷酸钠、硫代硫酸钠、过硫酸钠、硅酸钠、溴酸钠、溴化钠和/或碘化钠。
3.根据权利要求I所述的测试液，其特征在于所述无机钙盐选自碳酸钙、碳酸氢钙、硫酸钙、氯化钙、硝酸钙、磷酸钙和/或磷酸氢钙。
4.根据权利要求I所述的测试液，其特征在于所述无机镁盐选自碳酸镁、碳酸氢镁、硫酸镁、氯化镁、硝酸镁、磷酸镁和/或磷酸氢镁。
5.根据权利要求I所述的测试液，其特征在于所述无机磷酸盐选自磷酸钠、磷酸钙、磷酸钾、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾和/或磷酸镁。
6.根据权利要求I所述的测试液，其特征在于所述测试液还含有胶体类物质(TSOOmg/L，所述胶体类物质选自聚合氯化铝、聚合氯化铝铁和/或六水合氯化铁。
7.根据权利要求I所述的测试液，其特征在于所述MBR膜材料选自PVDF、PVC,PP、PTFE, PAN、CA、PC、PEI、PSF 或 PEI 膜材料。
8.一种用于MBR膜材料耐污染性检测的测试装置，其特征在于所述测试装置包括测试液池、膜组件、与所述膜组件相连的出水管路，所述测试液池中盛放了权利要求I所述的测试液，在测试液池中还设有曝气装置；所述膜组件置于测试液池中、液面以下，所述膜组件上设有通量测试装置；出水管路上设有调节阀、压力表和真空泵。
9.根据权利要求7所述的测试装置，其特征在于测试液池中还设有曝气装置。
10.根据权利要求7所述的测试装置，其特征在于所述测试装置采用连续运行或间歇运行的运行方式。
全文摘要
本发明涉及提供一种用于水处理的MBR膜材料的测试装置，特别是一种用于MBR膜材料耐污染性检测的测试液，其组分为金属无机盐50~2200mg/L、多糖类物质10~200mg/L、蛋白类物质10~200mg/L、大分子有机物类物质10~200mg/L、粒径小于200目的颗粒物1000~9000mg/L、胶体类物质0~800mg/L，其余为水。本发明的测试液和测试装置可用于快速测定膜材料产品的耐污染性能，大大缩短了目前常用技术的评价周期；能广泛用于各种微滤膜材料产品的耐污染性能评价；能用于临界通量和运行通量的测定。
文档编号B01D65/10GK102935334SQ20121043322
公开日2013年2月20日 申请日期2012年11月2日 优先权日2012年11月2日
发明者文剑平, 李天玉, 关晶, 酒卫敬, 陈亦力 申请人:北京碧水源膜科技有限公司