煤化工废水膜法深度处理工艺的研究

发布时间：2019-10-22 12:11

【摘要】：随着社会的发展,我国水资源严重匮乏,而作为我国化工业的基础性产业的煤化工不但需要消耗大量的水资源,而且排污量极大,并且其大部分都集中在煤矿资源丰富而少水的地区,为此我国必须提倡减少污水的排放量或是零排放。煤化工废水作为工业废水具备了工业污水的典型特征,即含有高浓度的难降解有机物,因此通过一级、二级的简单处理后,排放出的水的硬度、氨氮、COD等指标很难符合排放与回用的标准要求。因此,为了满足回用与零排放的要求,煤化工废水的深度处理势在必行。在煤化工废水深度处理的工艺中,必须用到分离技术,这当中膜分离技术是最具创新性与发展潜力的。用来对煤化工废水进行处理的膜分离技术目前已经被用到实处,且被广泛采用的工艺是超滤-反渗透(UF-RO)双膜技术,但实际运用过程中发现了此工艺的反渗透环节存在着诸多问题,包括运行压力高、膜易堵塞、浓水产量大、产水率低等。然而超滤-纳滤(UF-NF)工艺能够使压力得到缓解却为一价离子的去除带来障碍。综合上述情况的分析,本文以深度处理煤化工废水的工艺为切入点,并提出了超滤-纳滤-反渗透(UF-NF-RO)这一新工艺。这项技术在此领域还处在开发时期,有很多关键性的因素还有待进一步的探讨。本文进行了UF-NF-RO工艺的摸索,研究了其对煤化工废水的深度处理效果以及此工艺是否具有稳定性,然后通过UF-RO工艺的小试实验来进行对比研究,最后通过纳滤与反渗透作用后排放的水的分析来对煤化工废水的残留有机物对膜的污染特性加以判断、总结概括。实验结果表明：对煤化工废水的二级处理后的水采用UF-NF-RO的治理工艺,不但运作稳定而且治理后的水质令人满意：超滤产水SDI值稳定在3以下,且达到90%的浊度去除率；纳滤产水浊度低于0.1 NTU,且达到72.37%的硬度脱除率,50%的COD去除率,此外原水对此水质没有太大的影响；反渗透产水的COD、硬度、电导率三大指标的脱除率分别超过了99%、98%和95%；系统处理后的水,其水质完全能够达到回用的标准,且在运行过程中工艺无需化学清洗。而UF-NF-RO系统的COD脱除率与脱盐率分别超过了90%和95%,与前者相比,整体效果次之。工艺纳滤与反渗透作为此类系统中的关键工艺部分,通过对此仔细分析与探讨,可获知对有机物的分解主要将分子量控制在小于5kDa以内,纳滤膜主要是对分子量为100kDa～50kDa与5kDa的有机物进行拦截,显然这种初过滤作用对反渗透膜起到保护作用,防止其快速受到污染。可见,通过本实验的研究,能够为煤化工废水实现回收利用与零排放目标奠定坚实的基础。
【图文】：

工艺系统,煤化工

２N２工艺系统及装置逡逑实验室工艺设备Ｗ国内某煤化工项目新建技改装置为试验设备原型，原水取自经逡逑Ａ／０二级生化处理后的煤化工废水，如下图２．１巧示即为ＵＦ－ＮＦ－ＲＯ工艺系统：逡逑阻垢剂逡逑二级逦逦１逦多介逦逦邋＂邋Ｉ保安逦逦逡逑生化商密质过ＵＦ逦过巧ｎｆ邋Ｉ—？逡逑产水逦滤器逦ｓ逦ｊｊ－＇逡逑逦邋＾逡逑逦邋邋邋保安逡逑产水ＲＯ逦过巧逡逑＿＾一逦巧逡逑浓水非氧化性杀茜剂逡逑图２．１邋ＵＦ－ＮＦ－ＲＯ工艺系统逡逑巧ｇ．邋２．１邋Ｔｈｅ邋ｐｒｏｃｅ巧邋ｏｆ邋ＵＦ－ＮＦ－ＲＯ逡逑ＭＰＯＲＥ－ＳＦ２８８０外压式中空纤维膜为本系统选用膜元件ＵＦ膜，ＮＦ膜为ＧＥ逡逑ＤＫ８０４０Ｆ，陶氏ＦＩＬＭＴＥＣ邋ＢＷＷ５Ｆ民抗污染膜为系统的Ｒ０膜。逡逑１２逡逑

分子量分布,水中有机物,分子量分布,膜过滤

逦＇逡逑图３．６经不同截留分子量ＵＦ膜过滤后水样ＵＶ２５４的变化逡逑Ｆｉｇ．３．６邋Ｔｈｅ邋ＵＶ２５４邋ｃｈａｎｇｅ邋ｏｆ邋ＲＯ邋ｉｎｉ巧邋ｗａｔｅｒ邋ａｆｔｅｒ邋ｆｉｌｔｒａｔｅｄ逡逑ｂｙ邋ＵＦ邋ｗｉｔｈ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｍｏｌｅｃｕｌａｒ邋ｗｅｉｇｈｔ逡逑Ｉ：：：逦灥逡逑－－ｐ邋Ｂ邋W逡逑Ｊ凝媝姦ｆｅｉｌｉｔｅ媂＾１逡逑１００－５０邋５０－３０邋３ＣＷ０邋１０￣Ｓ逦８邋…５逦＜５逡逑藏桯分子灄控|!／ＫＤａ逡逑图３．７ＲＯ膜进水水中有机物分子量分布（ＵＶ２５４）逡逑Ｆｉｇ．３．７邋Ｔｈｅ邋ｍｏｌｅｃｕｌａｒ邋ｗｅｉｇｈｔ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ＲＯ邋ｉｎｌｅｔ邋ｗａｔｅｒ（ＵＶ２５４）逡逑图３．６邋ＲＯ膜进水样经过具有不同截留性能的ＵＦ膜过滤后，，获得滤液的紫外吸收情逡逑况，由图中能够得知，样品在通过截留分子量为５０与８ｋＤａ这两种规格的ＵＦ膜过滤后，逡逑其滤液的吸收度比通过１００、３０邋Ｗ及ｌＯｋＤａＨ种规格的明显要弱得多，这表明前者截留逡逑的有机物要比后者多，也就是样品中分子量处在５０ｋＤａ？３０ｋＤａ，８ｋＤａ？５ｋＤａ之间的要逡逑比处在ｌＯＯｋＤａ？５０ｋＤａ
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X784

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