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超滤膜技术在冶金废水深度处理中的应用研究

2018-02-01 09:07来源:辽宁环境科学学会作者:田博关键词:反渗透膜分离污水排放收藏点赞

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3.1.2过滤周期:过滤周期的长短与超滤设备的失水率有直接关系,试验选择了30和45 min 2种过滤周期。从试验结果可以看出不同过滤周期出水水质基本上没有变化。反冲洗时间设定相同,不同过滤周期与净产水量、失水率的关系见表5。

超滤膜技术在冶金废水深度处理中的应用研究

由表5可以看出,在反冲洗时间相同的条件下,过滤周期延长,净产水量增加,失水率减少,但是过长的过滤周期会使超滤膜的渗透速率降低,从而导致化学清洗周期明显缩短,从整体考虑并不经济。因此过滤周期设定为30 min。

3.1.3其他影响因素:(1)料液流速。提高料液流速对防止浓差极化、提高设备处理能力有利。但增大压力使工艺过程能耗增加,结果导致费用增大。一般湍流体系中流速为l~3 m/s,在层流体系中通常流速小于l m/s。(2)操作温度。操作温度主要决定于所处理料液的化学、物理性质和生物稳定性,应在膜设备和处理物质允许的最高温度下进行操作,因为高温可以减少料液的黏度,从而增加传质效率,提高透过通量。(3)进料浓度。随着超滤过程的进行,料液的浓度在增高,此时黏度变小,边界层厚度扩大,这对超滤来说无论从技术上还是经济上都是不利的,因此超滤过程主体液流的浓度应小于最高允许浓度。

3.2超滤试验的产水水质:超滤工艺对浊度有良好的去除效果,当进水浊度在14.1~17.1 NTU之间变化时,出水浊度均在1.0 NTU以下,对浊度的去除率高于94%,说明超滤膜可以很好的降低出水浊度。

SDI表征了水中颗粒、胶体和其他能阻塞各种水纯化设备的物质的含量,是水质指标的重要参数之一。为保证反渗透膜性能的稳定性,SDI的平均值应低于3。

反渗透进水中如含有过量的游离氯会引起严重的膜破损,因此,在反渗透工艺前需对进水中的余氯加以去除。进水余氯平均为933 mg/L,最高为1 100 rag/L;出水余氯平均0.41 mg/L,最高浓度为0.51 mg/L,余氯去除率在99%以上,满足反渗透进水要求。排污水中的有机物种类多,成分复杂。有机物含量过高,会造成反渗透膜的有机物污染,因此对有机物的含量必须加以控制。

进水CODo平均为58.5 mg/L,最高为62 rag/L;出水COD。平均为29.33 mg/L,最高为33 mg/L,CODo去除率49.86%左右。可见,超滤对废水中CODQ有一定去除能力。

3.3超滤膜的污染及清洗方法

3.3.1超滤膜的污染:不同类的膜分离过程有它自身的膜污染问题,膜污染是造成膜组件运行失常的主要因素。膜污染过程可分为2个阶段:第一阶段是溶质被吸附在膜上,这个过程在蛋白质分子或其他溶质分子同膜接触10 min内便完成,可使膜通量降低30%;第二阶段是膜通量相对缓慢的降低,且这种降低趋势不依附于料液中大分子溶质的浓度以及操作的水力条件。这种现象的形成主要是由于膜孔堵塞且表面缓慢形成凝胶层,其过程是不可逆的。通常通过膜过滤性能的衰减情况来表示膜污染的程度,表征膜过滤性能的参数主要有膜渗透通量、膜过滤阻力、膜两侧压差、产水水质等。对于本试验而言,超滤过程采用恒压过滤,即膜两侧压差为定值。因此可通过膜渗透通量的变化来分析膜污染状况。总时间55 s。由试验结果可以看出,随着超滤过程的进行渗透通量逐渐减低,每们垂行周期后经过55 s的水力反冲洗后,膜表面的沉积物大部分被带走,膜通量上升。超滤对浊度物质的分离主要是筛分作用,胶体颗粒导致膜通量下降的主要原因是在膜的表面形成一层薄的致密的滤饼层,其阻力导致膜渗透通量下降。每一周期的水力冲洗能消除一定的滤饼层,膜渗透通量有较大幅度回升,但不能完全去除滤饼层,并且不断密实,阻力不断增大,而且水力清洗很难除去,此时便需要定期进行化学清洗。

3.3.3超滤膜的化学清洗:膜的定期清洗是防止膜污染的主要措施之一。化学清洗从本质上讲是沉积物与清洗剂之间的一个多相反应。本课题通过渗透通量的恢复率考察清洗效果。结果见表6。

超滤膜技术在冶金废水深度处理中的应用研究

3.4超滤作为反渗透预处理方法的可行性分析

3.4.1反渗透预处理的目的及要求:反渗透膜作为对超滤工艺出水进行进一步深度处理的重要手段,为防止膜表面结垢,免受机械、化学损伤,延长使用寿命,对进水有着严格的要求,各种不同反渗透膜进水水质要求见表7。

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3.4.2 SN—UF/MF-0660中空纤维超滤膜的出水水质超滤工艺不同周期、不同压力下的出水水质见表8。

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可见,超滤工艺出水水质符合各类反渗透膜的进水水质要求。

4结语

本试验考察了超滤过程的影响因素、对污染物质的去除情况、超滤膜的污染及清洗方法,并对超滤作为反渗透预处理工艺的可行性进行研究;以超滤出水作为反渗透给水进行试验,对反渗透系统运行的影响因素pH、结垢离子、回收率等影响因素进行分析研究,确定了最佳回收率,优选了阻垢剂。通过试验研究和理论分析,得出如下结论[7-s]。(1)不同的过滤周期,超滤膜的产水水质稳定,产水水量符合标定水量,渗透通量衰减缓慢。(2)超滤膜可有效降低污水的浊度,对浊度的去除率在94%以上;超滤膜对胶体具有良好的去除作用,产水SDI小于3;超滤膜对有机物有一定的去除作用,去除率在49%以上;出水的余氯在0.1mg/L以下,对余氯的去除率大于99%。(3)周期性反冲洗可以降低膜的污染,延缓膜渗透通量的衰减,但反冲洗时间的长短与超滤设备的产水率有直接关系。综合考虑,超滤膜的过滤周期为30min。

原标题:超滤膜技术在冶金废水深度处理中的应用研究
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