煤化工高鹽廢水的納濾處理

本研究以陜西榆林某煤化工污水處理廠的反滲透濃水為對象，設計規(guī)模為中試規(guī)模。模擬項目實際運行條件，連續(xù)運行90天。利用納濾膜分離技術，研究了納濾膜對有機物的截留效果。通過調(diào)整納濾膜系統(tǒng)的運行條件和實驗參數(shù)，根據(jù)不同條件下有機物的去除率，分析納濾膜對有機物的截留特性。通過對比分析不同類型納濾膜對有機物的截留效果，為實際工程中納濾膜的選擇和工藝參數(shù)的優(yōu)化提供依據(jù)。

1.實驗部分

1.1水樣和測試方法

使用來自實驗煤化工廢水處理廠的濃縮反滲透水，處理水量為1m3/h，電導率為59.2 ~ 72.7 ms/cm，COD為170 ~ 250 mg/L，pH為9.23 ~ 11.56，氯化物和硫酸鹽的質(zhì)量濃度分別為7.995 ~ 10.83和20.94 ~ 26.17 g/L。

COD測試方法符合GB11914-89。

1.2納濾膜

納濾膜的實驗參數(shù)見表1。

1.3實驗過程

實驗流程如圖1所示。采用兩個8寸納濾膜，布置兩級。進水壓力為1.8 ~ 2.2 MPa，膜通量為6 ~ 10l/(M & # 8226；2h).

2.結(jié)果和討論

2.1 COD截留效果

經(jīng)調(diào)試，裝置連續(xù)運行90天，進水平均電導率為62.7mS/cm，pH為10.16。采用1#膜在1.8MPa的操作壓力下連續(xù)運行10天，考察了納濾膜對COD的截留效果。結(jié)果如圖2所示。

從圖2可以看出，進水COD為170 ~ 240 mg/L，濃水側(cè)COD為250 ~ 350 mg/L，產(chǎn)水COD穩(wěn)定在78 ~ 110 mg/L，平均COD去除率為53.4%。雖然進水COD有波動，但出水COD相對平緩，說明納濾工藝對有機物的去除具有一定的穩(wěn)定性。原因可能是煤化工廢水經(jīng)過前端生化處理和過濾截留，反滲透濃水主要是殘留的大分子難降解有機物，可以被納濾膜截留去除，因此納濾系統(tǒng)表現(xiàn)出較高的COD去除率。

2.2壓力對COD截留的影響

對于1#膜，進水的平均電導率為62.7mS/cm，pH為10.16。通過調(diào)節(jié)高壓泵的頻率，分別調(diào)節(jié)不同的操作壓力連續(xù)運行10天，測試納濾膜對COD的截留效果。結(jié)果如圖3所示。

從圖3可以看出，當進水COD為170 ~ 250 mg/L時，產(chǎn)水側(cè)平均COD為80、78、75、55mg/L，平均COD去除率分別為54.0%、56.8%、57.0%、59.9%。納濾對COD的去除率隨著操作壓力的增加而增加，操作通量隨著操作壓力的增加而增加。納濾過程是壓力驅(qū)動的過程。隨著壓力的增大，單位時間內(nèi)溶劑通過膜的體積逐漸增大，而單位時間內(nèi)溶質(zhì)通過膜的量不變，因此截留率相應增大。

2.3回收率對COD截留的影響

使用1#膜，進水平均電導率為62.7mS/cm，pH為10.16，COD為170 ~ 250 mg/L，結(jié)合實際工程納濾回收率，考慮進水平均電導率較高，分別在40%、45%、50%、55%、60%五種情況下控制納濾系統(tǒng)回收率，結(jié)果如圖4所示。

從圖4可以看出，隨著回收率的增加，納濾膜對COD的截留率逐漸增加，但增加幅度較小。同時，隨著回收率的增加，滲透通量逐漸增大，這與操作壓力的影響是一致的?？紤]到納濾膜對COD的截留率上升緩慢，主要原因是反滲透濃水含鹽量較高，溶液逐漸濃縮，膜面濃度極化現(xiàn)象嚴重，部分溶質(zhì)滲透，滲透液中溶質(zhì)含量隨著回收率的增加逐漸增加。因此，在工程案例設計過程中，合理選擇膜回收率至關重要。

2.4含鹽量對COD截留的影響

采用1#膜，操作壓力為2.1MPa，平均進水pH為10.16。針對實際工程中反滲透濃水含鹽量高的問題，采用電導率來表征含鹽量。測試反滲透納濾膜在不同電導率下對COD的截留效果。結(jié)果見圖5。

從圖5可以看出，進水COD為150 ~ 250 mg/L，產(chǎn)水側(cè)COD為40 ~ 100 mg/L，濃水側(cè)COD為230 ~ 350 mg/L，COD的去除率隨著電導率的增加而逐漸降低，逐漸趨于平緩穩(wěn)定。分析原因是隨著含鹽量的增加，在相同壓力下，納濾膜分離有機物的滲透通量明顯降低，在高含鹽量存在下，其通量隨著含鹽量的增加而逐漸降低。同時，由于膜表面的鹽析現(xiàn)象，鹽溶液中滲透了少量的有機溶質(zhì)，導致通量和截留率下降。因此，在高含鹽量條件下，納濾對有機物的截留率隨著含鹽量的增加而降低。

2.5 the值對COD截留的影響

采用1#膜，操作壓力為2.1MPa，進水平均電導率為62.7mS/cm。在堿性條件下，測試了不同pH值(8.0 ~ 11.5)下納濾膜對有機物的截留效果，結(jié)果如圖6所示。

從圖6可以看出，隨著pH的升高，有機物去除率雖然有波動，但有無線相關的趨勢?？赡艿脑蚴羌{濾膜對有機物的截留率與膜截留分子量有關(MWCO) [8]。二是受膜表面荷電基團與荷電物質(zhì)之間的靜電力影響，而廢水中有機物的荷電性質(zhì)不明顯，調(diào)節(jié)pH并不能改變有機物荷電基團的荷電性質(zhì)[9]。因此，pH對納濾截留反滲透濃水中有機物的影響較弱。

2.6不同膜對COD截留的影響

在相同的pH值(9.5)、壓力(2.1MPa)、進水電導率(60mS/cm)下，測試了1#、2#和3#納濾膜對COD的去除效果。連續(xù)運行20天的結(jié)果如表2所示。

從表2可以看出，不同納濾膜對有機物的截留性能存在一定差異。說明不同的納濾膜制備工藝和材料對有機物的截留性能不同。

3.結(jié)論

針對榆林某煤化工項目的反滲透濃水，采用納濾膜技術去除廢水中的COD。通過實際先導試驗，主要結(jié)論如下:

1)當實際進水COD為170 ~ 250 mg/L時，1#芳綸納濾膜平均COD去除率為56%，產(chǎn)水COD為80 ~ 100 mg/L。

2)納濾過程是壓力驅(qū)動的過程。當納濾系統(tǒng)的操作壓力改變時，隨著操作壓力的增加，納濾對COD的去除率逐漸增加；當系統(tǒng)回收率增加時，納濾膜對COD的截留率逐漸增加，但增加幅度較小。當進水實際含鹽量增加時，由于膜表面的鹽析現(xiàn)象，溶液中同時滲透了少量的有機溶質(zhì)，導致納濾膜對有機物的截留率下降。pH值對納濾膜截留有機物的影響較弱。

3)不同的納濾膜，由于制備工藝和膜材料的不同，對有機物的截留性能也不同。在相同操作條件下，1#、2#和3#納濾膜對有機物的截留率分別為48.8%、57.8%和63.0%。

因此，納濾對有機物的截留率與操作條件密切相關。只有選擇合適的操作壓力、含鹽量和回收率，才能達到較好的分離效果。(來源:田波環(huán)境集團有限公司)

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