基于反渗透法浓缩分离沼液试验研究

发布时间：2017-09-10 19:14

  本文关键词：基于反渗透法浓缩分离沼液试验研究

  更多相关文章： 沼液 反渗透膜系统 浓缩分离 氨氮削减响应面优化 污染与清洗

【摘要】：加强沼液利用技术,可提升我国沼气产业竞争力。而畜禽养殖业规模化和集约化带来的畜禽粪便环境问题以及沼液供过于求问题严重制约着沼气产业的可持续发展,解决此问题的有效途径就是对沼液进行资源化利用,探索出畜禽粪便沼液绿色利用的有效途径。本文结合国家重大专项的子课题“畜禽养殖废水氨氮削减及粪污资源化技术研究及工程示范(2012ZX07202-010)”展开研究。利用反渗透膜浓缩分离系统技术平台,对待试沼液成分进行分析；对沼液进行浓缩和分离试验；优化系统沼液氨氮削弱技术；污堵物确定及清洗方案探讨。具体研究成果如下：(1)介绍了反渗透膜系统和仪器相关参数以及示范工程待试沼液成分分析结果。(2)运用单因素试验探究了运行压力、pH值、浓度以及二次利用百分比对系统分离影响。随运行压力增加,COD、NH3-N的去除率均先升高后降低,适当增加压力有助于提高COD、NH3-N去除效果；中性、二次利用百分比为70%-80%的试验条件更有利于COD和NH3-N的去除；在沼液浓度的持续增大过程中,COD和NH3-N去除率呈成降低趋势。(3)运用单因素试验探究运行压力、pH值、浓度以及二次利用百分比对系统浓缩影响。运行压力越大,TN、COD和TP浓缩效果大致均先明显增强后趋于平缓,NH3-N的浓缩效果先增强后趋于平缓最后略微降低；随pH值及浓度的增加,COD、NH3-N、 TN和TP的浓缩效果均先增强后减弱；随二次利用百分比增大,COD、NH3-N、TN和TP的浓度浓缩倍数呈上升趋势,增大二次利用百分比,系统TP的浓缩效果会更好。(4)选用Plackett-Burman筛选出显著性条件；依据最陡爬坡逼近试验确定最大响应值位置；利用Box-Behnken响应面法优化最优削减氨氮条件为：运行压力5.50Mpa,二次利用百分比76.00%,pH值7.70,氨氮的实际去除率可达96.13%；在中试试验中,氨氮削减率均值达94.27%,中试试验与小试试验氨氮削减率误差仅为1.93%,证明Box-Behnken响应面法优化的反渗透技术去除沼液氨氮工艺可行有效。透过液中COD浓度为50.99mg/L, NH3-N浓度为29.22mg/L,达到国家畜禽养殖业相关污染物排放标准和国家农田灌溉回用标准。(5)本试验中主要存在着碳酸盐类污垢和微生物污染；先用0.1%NaOH和0.025%Na-SDS的复合清洗药剂去除微生物污染物,再用0.2%盐酸去除碳酸盐的方法,可使脱盐率恢复率和膜通量恢复率分别高达13.90%、8.71%；在清洗时间为2h时,脱盐率达到了最大值94.4%,膜通量恢复到了61.69L/m2·h,可见本试验清洗时间的应维持在2h左右。
【关键词】：沼液 反渗透膜系统 浓缩分离 氨氮削减响应面优化 污染与清洗
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S216.4;X713
【目录】：

• 摘要10-11
• Abstract11-13
• 第一章 绪论13-21
• 1.1 课题研究背景及意义13-15
• 1.1.1 课题研究背景分析13-15
• 1.1.2 课题研究意义15
• 1.2 粪便类厌氧发酵液技术研究现状15-18
• 1.2.1 国外研究现状15-16
• 1.2.2 国内研究现状16-18
• 1.3 反渗透膜工艺原理及其发展18-19
• 1.4 课题研究内容及技术路线19-20
• 1.4.1 课题研究内容19
• 1.4.2 技术路线19-20
• 1.5 本章小结20-21
• 第二章 材料与方法21-26
• 2.1 试验材料21
• 2.2 沼液反渗透系统装置与试验方法21-23
• 2.2.1 膜组件21-22
• 2.2.2 试验装置22
• 2.2.3 试验方法22-23
• 2.3 测试方法和数据分析23-25
• 2.3.1 测定方法23
• 2.3.2 数据处理23-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 反渗透膜系统浓缩分离沼液性能研究26-39
• 3.1 影响反渗透膜系统浓缩分离性能相关因素26-27
• 3.2 反渗透膜系统分离沼液氨氮和COD效果27-31
• 3.2.1 运行压力对反渗透膜系统分离沼液氨氮和COD影响27-28
• 3.2.2 pH对反渗透膜系统分离沼液氨氮和COD影响28-29
• 3.2.3 浓度对反渗透膜系统分离沼液氨氮和COD影响29-30
• 3.2.4 二次利用百分比对反渗透膜系统分离沼液氨氮和COD影响30-31
• 3.3 反渗透膜系统浓缩沼液氨氮、COD、TN、TP效果31-37
• 3.3.1 运行压力对反渗透膜系统浓缩沼液氨氮、COD、TN、TP影响31-33
• 3.3.2 pH对反渗透膜系统浓缩沼液氨氮、COD、TN、TP影响33-34
• 3.3.3 浓度对反渗透膜系统浓缩沼液氨氮、COD、TN、TP影响34-35
• 3.3.4 二次利用百分比对反渗透膜系统浓缩沼液氨氮、COD、TN、TP影响35-37
• 3.4 本章小结37-39
• 第四章 反渗透膜削减沼液中氨氮性能优化研究39-55
• 4.1 研究背景39-42
• 4.1.1 响应面方法简介39
• 4.1.2 响应面试验设计方法39-41
• 4.1.3 常用的响应面分析软件41-42
• 4.2 基于响应面法的优化方案42-44
• 4.2.1 Plackett-Burman试验设计42-43
• 4.2.2 最陡爬坡试验设计43
• 4.2.3 Box-Behnken响应面试验设计43
• 4.2.4 验证试验43-44
• 4.3 响应面法优化过程与结果分析44-50
• 4.3.1 Plackett-Burman试验设计及分析44-45
• 4.3.2 最陡爬坡试验设计及分析45
• 4.3.3 Box-Behnken试验设计及分析45-49
• 4.3.4 验证试验及分析49-50
• 4.4 响应面法反渗透膜处理沼液中试验证试验50-53
• 4.4.1 沼液反渗透膜处理沼液中试装置50-51
• 4.4.2 沼液反渗透膜处理系统中试试验运行条件的优化51-53
• 4.5 最优条件下反渗透膜浓缩沼液NH_3-N、TN、TP和COD效果53-54
• 4.6 本章小结54-55
• 第五章 反渗透膜污堵现象与清洗方案探究55-65
• 5.1 反渗透膜污染55-57
• 5.1.1 反渗透膜污染的影响因素55-56
• 5.1.2 反渗透膜相关污堵类型和表现特征56-57
• 5.1.3 反渗透膜污染清洗依据57
• 5.2 反渗透膜浓缩分离系统污堵物主成分研究57-60
• 5.2.1 反渗透系统现状57-58
• 5.2.2 反渗透膜浓缩分离系统污堵物主成分定性分析58-60
• 5.3 膜污堵处理方案和处理效果分析60-61
• 5.3.1 反渗透膜清洗方案60-61
• 5.3.2 反渗透膜清洗效果评价61
• 5.4 反渗透膜清洗试验61-64
• 5.4.1 清洗药剂用量计算与配置62
• 5.4.2 清洗时间对清洗效果的影响62-63
• 5.4.3 药剂顺序对系统性能恢复影响63-64
• 5.5 本章小结64-65
• 第六章 结论与展望65-67
• 6.1 结论65-66
• 6.2 展望66-67
• 参考文献67-72
• 致谢72-73
• 攻读学位期间发表的学术论文73

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