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      管式膜超濾-納濾聯合法處理糖精鈉生產廢水探討
      論文作者:童鞋論文網  論文來源:www.004525.com  發布時間:2019/5/24 9:09:41  

      摘要:管式膜超濾結合納濾在處理糖精鈉廢水過程中膜通量穩定且膜污染不嚴重。但由于廢水中小分子有機物組分的存在,目前的膜過濾法對COD和色度的去除不夠理想,進一步考慮考慮結合前處理過程降低以上兩個指標。納濾可以有效分離廢水中的Cl-和SO42-,不同壓力下對SO42-的截留率均高于90%,且對Cl-呈現“負截留”。

      關鍵詞:糖精鈉;廢水;超濾;納濾;

      1引言

      糖精鈉生產廢水具有高含鹽量、高COD等特點,難以直接進行生化處理。廢水中無機鹽成分主要為硫酸鈉和氯化鈉混合物,難以直接回收利用,若將硫酸鈉和氯化鈉分離,得到純度較高的氯化鈉溶液,可進一步通過膜電解等方法制備酸堿溶液或通過結晶法回收,進而實現再利用,同時可以滿足部分地區廢水排放中關于鹽的指標要求。盡管已有許多關于糖精鈉廢水處理的相關研究報道,但大多側重廢水中COD的去除[1,2,3]。

      納濾是離子分離的重要手段之一,適合型號的納濾膜可以實現硫酸根離子和氯離子的有效分離[4,5],但納濾對進水水質要求較高,所以需要對進水前處理。超濾能夠有效去除懸浮物、膠體等機械性雜質,常作為納濾或者反滲透的前處理方法。由于糖精鈉廢水中鹽和有機物含量均較高,因此膜污染傾向較高。管式膜具有流道寬、不易污染、易于清洗等特點,因此相對于其他結構膜,管式膜更適用于處理高濃度廢水。本研究設計了管式膜超濾-納濾聯合法的處理工藝,考察了不同條件下超濾及納濾的膜通量及出水水質,重點考察了納濾對硫酸鈉和氯化鈉的分離效果。

      2管式膜超濾-納濾聯合法處理工藝

      2.1工藝流程說明

      原水由供水泵進入管式膜超濾;去除水中的膠體、懸浮物、機械性雜質,然后進入中間罐;再由高壓泵增壓后,進入納濾膜,硫酸鈉被截留;氯化鈉透過納濾膜,形成純度較高的氯化鈉溶液。

      2.2實驗材料及儀器

      測試所需試劑均為分析純。管式超濾膜為天津海普爾膜科技有限公司產品,型號T8-2-075;納濾膜為陶氏NF270。COD分析采用COD分析儀(DR6000,Hach),通過快速消解分光光度法(HJ/T399-2007)對廢水中的COD含量進行測試;色度測試采用色度測試儀(HI96727,Hanna);TDS測試采用TDS測試筆(XMTDS01YM,Mi);濁度測試采用濁度儀(2100Q,Hach);Cl-、SO42-濃度測定采用離子色譜儀(ICS-1100)。

      2.3試驗結果與分析

      2.3.1管式超濾膜水通量

      超濾初始通量約310L/m2·h,由于每次運行30min即可滿足納濾用水,因此為間歇運行,隨運行積累時間增加至10h,通量下降至240L/m2·h(圖1),30h以后下降至130L/m2·h,考慮通量下降原因為設備未運行期間膜表面對糖精鈉廢水中的有機物的吸附所致。為考察連續運行情況下通量情況,連續運行管式超濾膜設備(2次,每次8h)并監測了通量情況,每次設備運行初始2h由于設備內廢水溫度會有所上升,因此水通量隨溫度上高有一定升高,溫度穩定后通量基本穩定。

      圖1超濾膜水通量隨時間運行情況,運行壓力0.2~0.22MPa,運行溫度,間歇運行(20~23℃)

      2.3.2納濾出水通量

      納濾出水隨運行時間呈規律性下降(圖2),主要原因是隨著運行時間增長料液中的離子濃度(特別是硫酸根離子)升高,滲透壓增大。設備運行60h并用自來水清洗管路及膜組件后,通量基本恢復至初始通量,說明膜污染不嚴重且可逆。

      圖2納濾膜水通量隨運行時間變化情況

      2.3.3出水水質

      表1列出了原液、超濾出水、納濾出水的水質參數。從表中數據可以看出,超濾和納濾對COD去除率不高,考慮主要是由于COD主要來源于小分子有機化合物,而超濾膜孔徑約幾十個納米,難以對小分子有機物有截留作用,而納濾對COD的低去除率表明有機物分子量很低,考慮這主要是糖精鈉生產廢水的有機物殘留多為分子量100左右的中間體。

      表1出水水質參數

      *納濾數據結果為1.2Mpa下運行條件。

      濁度方面,超濾可以有效降低出水的濁度,納濾可以進一步降低出水濁度,但仍大于理想指標(如陶氏超濾膜的出水濁度可以達到0.1NTU以下),因此,考慮濁度主要有兩部分來源,其一是顆粒物產生的濁度,這一部分可以由超濾去除,其二是有機物組分聚集后對濁度的貢獻,而有機物的聚集是可逆的,可能發生以分子態或納米聚集態的形式透過超濾膜甚至是納濾膜,然后再發生聚集,因此這部分濁度難以去除。

      色度方面,超濾對色度降低幾乎沒有貢獻,而納濾可以很大程度降低色度,因此考慮色度的貢獻主要來自較大分子量的物質,但納濾出水色度值仍較高,所以小分子有機物組分對色度的貢獻也不可忽略。由于TDS的主要貢獻來自氯化鈉和硫酸鈉,而超濾對兩種無機鹽沒有截留作用,因此超濾出水較原液沒有明顯變化;納濾出水的TDS較超濾出水有一定降低,考慮為納濾對硫酸鈉的截留導致。

      2.3.4納濾分鹽結果

      表2列出了納濾操作中原液、納濾出水以及濃水的Cl-和SO42-濃度。從表2數據中可以看出,濃縮2倍條件下,納濾對SO42-呈現良好的截留,不同壓力下出水的SO42-濃度均小于3g/L,且截留率在90%以上;另一方面,納濾出水的Cl-濃度大于原液和濃水中的Cl-濃度,即對Cl-呈現“負截留”,這種情況對降低濃水的滲透壓以及進而增大濃縮倍數具有正面作用,相同的狀況在納濾分離混合鹽的研究中也有報道[4,6,7,8]。因此,納濾對Cl-和SO42-分離效果良好。

      表2納濾分鹽結果

      3結語

      管式膜超濾結合納濾在處理糖精鈉廢水過程中膜通量穩定且膜污染不嚴重。但由于廢水中小分子有機物組分的存在,目前的膜過濾法對COD和色度的去除不夠理想,進一步考慮考慮結合前處理過程降低以上兩個指標。納濾可以有效分離廢水中的Cl-和SO42-,不同壓力下對SO42-的截留率均高于90%,且對Cl-呈現“負截留”。

      參考文獻

      [1]吳鳳英,程少軍.混凝法預處理糖精鈉廢水研究.上海環境科學,1997,16,33-35.

      [2]常海榮,張振家,王欣澤.鐵屑還原法預處理糖精鈉廢水.中國給水排水,2004,20,51-53.

      [3]王世和,吳慧芳.糖精鈉生產廢水的綜合處理技術.水處理技術,2002,28,235-238.

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