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膜分离技术被称为是二十一世纪最有发展前途的水处理技术,是近四十年来发展速度最快、应用范围最广的高效分离技术。在膜分离过程中,由于物质一般不发生相变、分离效果好、操作简单、节能、环保和清洁,而且可在常温下避免热破坏,从而使膜分离技术在环保、医药、冶金、化工及电子等领域得到广泛的应用。
百草枯生产废水中的COD、氨氮、氯离子含量高,且具有较高的色度,其中氨氮是处理难度及对水环境影响最大的污染组分。本实验采用纳滤—反渗透装置对废水中的氨氮进行分离浓缩研究,重点考察系统操作压力、进水pH值、进水浓度等因素对处理效果的影响,从而确定了系统处理百草枯生产废水的最佳工艺参数,同时,探讨膜污染的清洗技术问题,提出膜清洗的方案。
1.本实验所用微滤膜处理百草枯生产废水的临界通量为80-95L/(m2.h),且出水浊度小于0.5NTU。
2.在膜组件允许的操作压力范围内,膜通量随压力增加而增大。当操作压力为0.35MPa时,纳滤膜对COD、氯离子的截留率为62.18%、57.42%,反渗透膜对COD、氯离子的截留率为82.54%、75.83%。
3.由于实验所使用的膜带负电荷,当pH值小于5时,随着pH值增大,膜通量呈现增大趋势,而膜对COD、氨氮的截留率呈现降低趋势;pH值大于5时,随pH值增加,膜通量减呈降低趋势,膜对COD、氨氮的截留率呈现增加趋势。当pH为7--9时,纳滤膜对COD的截留率较高;当pH=6--8时,反渗透膜对氨氮的截留率为较高。
4.当进水压力恒定时,膜通量及膜对溶质的截留率均随进水浓度的升高而降低,且下降趋势随浓度增大而变小。
5.温度不同,膜分离废水中污染组分的特点也不同。膜通量随着温度的升高而增大,在25℃--30℃时,膜通量受温度的影响较小,纳滤及反渗透膜通量维持在5.5、3.9 L/(m2.h);在10℃--30℃时,纳滤和反渗透膜对氨氮的截留率约为37%、59%,温度对截留率影响不明显;在20℃--30℃时,纳滤及反渗透膜对COD截留率约为71%、73%,温度对COD截留率的影响较小;而在25℃时,两膜对氯离子的截留率均出现突然下降。
6.在其他条件恒定时,本实验采用膜的出水水质随运行时间的延长而恶化,但在实验运行的120min内,运行时间的延长对纳滤膜及反渗透膜出水水质影响不明显。
7.反渗透膜通量和截留率随表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠)投加量的增加而增大。当表面活性剂的投加量达到5‰时,再增加投加量对膜通量及膜分离性能的影响较小。投加适量的表面活性剂,可以提高反渗透膜的耐污性,降低膜的清洗频率及维护费用,对实际工程有一定的指导作用。
8.在采用的清洗剂中,柠檬酸对实验用膜的清洗效果最好,在清洗过程中清洗液呈现淡红色。经清洗后的膜通量恢复率达到80%。
9.系统在最佳工况下运行,出水COD、氨氮的去除率分别达到85%、65%。在一定程度上降低了排放废水中氨氮的含量,减轻了水体富营养化的危害,但出水氨氮含量未达到国家规定的排放标准,需做进一步处理。
10.采用多级膜处理技术,可将百草枯生产废水中的氨氮进行浓缩分离。若进一步纯化氨氮组分,可望实现循环利用。这样既可以减轻对环境的影响,又将获得一定的经济效益。