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图中有虚线部分时代表双膜工艺,虚线部分去除后即代表纳滤工艺。经生化处理后的焦化废水进人多介质过滤器(砂滤),出水通过精密过滤后进人纳滤系统。试验所用纳滤膜为单只陶氏NF270—4040型纳滤膜元件,该膜具有中等脱盐率和硬度透过率,脱除有机物高,产水量高的特点,采用部分回流的方式运行,浓水排放量为0.4m/h,纳滤膜产水量在1.2m/h左右,回收率控制在75%左右。砂滤装置每12h反洗1次,纳滤装置每1h原水冲洗1次,每12h产水冲洗1次,当纳滤装置的膜通量减少15%以上时,对纳滤膜进行化学清洗。生化处理后的出水经过砂滤后,先进入超滤膜进行预处理,出水进入保安过滤器,增压后进人纳滤系统。试验所用超滤膜为高抗污染的聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜组件。
1.3分析方法:试验水温通过循环冷却装置控制在25cC,试验进出水COD采用重铬酸钾氧化法测定;总硬度采用EDTA滴定法测定;氨氮运用纳氏试剂比色法测定;pH、电导率、膜通量等指标均采用在线仪表测定。总有机碳(TOC)采用TOC分析仪(TOC—VCPH,Shimadzu,日本)测定,纳滤膜表面形貌分析采用扫描电子显微镜(SEM,JEOLModelJSM一5600LV),Ca、Mg、Fe、P、Zn、Pb、Na离子等采用电感耦合等离子体质谱仪(Optima2000DV,PerkinElmer)测定。
2结果与讨论
2.1主要污染物去除效果
2.1.1对COD的去除效果:纳滤工艺与双膜工艺对COD去除效果的对比结果如图2所示。
由图2可知,系统进水COD在110~160mg/L变动,虽然进水的COD波动较大,但是除个别取样点以外,纳滤产水的COD基本都稳定在45mg/L以下,达到《污水再生利用工程设计规范》(GB/T50335-2002)中循环冷却水控制指标(<60mg/L),COD的去除率基本维持在70%以上。双膜产水COD基本保持在40mg/L以下,COD的去除率在70%~90%。通过对比试验可以看出,双膜工艺中,由于超滤膜的预处理作用,纳滤产水水质更为稳定,随进水水质变化不大;纳滤工艺出水水质虽然随进水水质有一定波动,但也都稳定在45mg/L以下,这说明纳滤工艺对废水的COD的去除稳定有效。
2.1.2对总硬度的去除效果:纳滤工艺与双膜工艺对总硬度的去除效果如图3所示。
从图3可以看出,虽然进水的硬度变化较大,但是纳滤工艺与双膜工艺产水的硬度基本都维持在3.5mg/L左右,除个别数据外,脱除率基本都维持96%以上,产水硬度稳定,远优于《工业循环冷却水处理设计规范》(GB50050-2007)中对循环冷却水总硬度含量(4100mL)的要求。对比试验表明,两种工艺对总硬度的去除效果相差很小,这是由于超滤膜主要去除的是粒径大于10nm的颗粒,对二价离子截留效果不明显
2.1.3对NH一N的去除效果:纳滤工艺与双膜工艺对氨氮的去除效果如图4所示。
由图4对比可知,超滤系统对氨氮截留率低,预处理作用不显著,两系统处理效果接近,出水水质随进水水质变化波动,去除率为50%~90%。这是由于虽然纳滤膜对水中氨氮这类一价离子的去除率较低,但废水中存在大量二价离子,由于电荷效应使氨氮随二价离子被纳滤膜截留。
2.2纳滤膜过滤性能对比:实验采用相同原水并列运行的方法,针对单独纳滤工艺和双膜工艺进行了连续运行比较,考察了二者的过滤性能和膜污染状况,结果见图5。
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