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膜蒸馏有机工业废水处理及膜污染研究
作 者: 宋莎莎
导 师: 李保安
学 校: 天津大学
专 业: 膜科学与技术
关键词: 减压膜蒸馏 高盐有机废水 膜污染 膜清洗
分类号: X703
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
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内容摘要
传统水处理方法处理高盐度工业有机废水难度大、效果不佳,是水处理工业中的难题之一。膜蒸馏是一种新型的膜分离技术,具有耐腐蚀性强、抗污染性好、分离效率高、操作温度低、可利用低温热源等特点。本论文工作尝试采用减压膜蒸馏方法处理高盐度工业有机废水,探讨其可行性。本论文以高盐工业有机废水为主要研究对象,探讨了废水的预处理工艺与过程,废水经过絮凝沉淀、微滤、大孔树脂吸附后原料液的硬度、COD、浊度值都有显著降低,特别是对膜易构成严重污染的高浊度以及非极性化合物的去除效果非常显著。本研究以自制的错流式中空纤维膜组件针对废水进行减压膜蒸馏实验。首先考察了在纯水条件下实验装置的膜蒸馏特性,重点研究单一操作因素对实验系统减压膜蒸馏过程的影响,以了解膜、膜组件以及装置系统在纯水条件下各主要操作参数对膜通量、系统稳定性等的影响规律。在此基础上进行了针对有机废水的间歇式减压膜蒸馏实验,着重考察了料液盐度、浊度、硬度、COD值在废水处理过程中的变化规律以及其对膜通量和脱盐率、COD脱除率的影响,探讨膜蒸馏高盐有机废水处理可行性。研究表明,料液盐度、有机物含量、浊度、硬度对膜通量具有重要影响,是构成膜污染的主要因素。膜通量随着操作时间的增加和浓缩倍数的提高而显著降低。在废水的膜蒸馏浓缩过程中有大量悬浮物和微粒形成,为减少其对膜的污染采取了在线过滤的方法,并取得了良好的效果。在膜蒸馏的持续浓缩过程中没有出现废水中COD值和硬度数据随着盐度加而增加的现象;当料液盐度达到280‰左右时出现显著的结晶现象,结晶物为以氯化钠为主的无机盐化合物。在膜蒸馏过程中,膜污染是造成膜通量下降和淡水水质下降的最重要原因之一,其中固体物在膜表面的沉积是对膜的最严重污染。固体沉积不仅发生在膜的外表面,而且还发生在膜的内表面和膜孔通道内。膜外表面的沉积物主要为氯化钠盐,而其内表面的主要沉积物为硫酸钙盐。膜蒸馏过程中的多次清洗实验表明,膜的平均通量恢复率在80%以上,最高可达到97%,而膜的清洗工艺尚需要进一步优化。膜蒸馏实验过程中废水被浓缩了十倍以上,盐和COD的截留率都达到了99.5%以上,利用减压膜蒸馏处理特定的高盐有机废水具有可行性。
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全文目录
摘要 3-4 ABSTRACT 4-8 前言 8-9 第一章 文献综述 9-26 1.1 工业有机废水处理方法简述 9-10 1.2 膜蒸馏概述 10-13 1.3 减压膜蒸馏概述 13-19 1.3.1 减压膜蒸馏基本原理 13-16 1.3.2 减压膜蒸馏研究现状 16-19 1.4 膜污染及其控制方法 19-25 1.4.1 膜污染的影响因素 19-20 1.4.2 极化现象和膜污染机理 20-22 1.4.3 膜污染的分析方法 22-23 1.4.4 膜污染的控制 23-25 1.5 本文工作 25-26 第二章 实验装置和方法 26-32 2.1 实验部分 26-29 2.1.1 膜与膜组件 26-27 2.1.2 实验主要仪器与设备 27-28 2.1.3 工业有机废水成分分析 28 2.1.4 实验装置与流程 28-29 2.2 实验方法与步骤 29-30 2.2.1 预处理 29-30 2.2.2 减压膜蒸馏实验 30 2.2.3 膜清洗 30 2.3 减压膜蒸馏基本计算过程 30-32 第三章 实验结果与讨论 32-56 3.1 预处理实验结果与分析 32-36 3.1.1 絮凝沉淀与过滤 32-33 3.1.2 树脂吸附 33-36 3.2 实验装置的减压膜蒸馏表征 36-41 3.2.1 进料液线速度对膜通量的影响 36-38 3.2.2 系统真空度对膜通量的影响 38-39 3.2.3 进料液的温度对膜通量的影响 39-40 3.2.4 本节小节 40-41 3.3 减压膜蒸馏有机废水实验 41-49 3.3.1 料液盐度、浊度、COD值对VMD过程的影响 41-47 3.3.2 膜蒸馏的脱盐率和有机物去除率 47-49 3.3.3 本节小节 49 3.4 膜清洗 49-54 3.4.1 膜通量恢复率 50-51 3.4.2 污染物的剖析 51-54 3.5 本章小结 54-56 第四章 结论与展望 56-58 4.1 结论 56 4.2 展望 56-58 参考文献 58-62 附录 62-63 发表论文和参加科研情况说明 63-64 致谢 64
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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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