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超滤—反渗透双膜系统浓水深度处理技术研究

作　者: 岳昭
导　师: 孔瑛
学　校: 中国石油大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 膜蒸馏 Fenton氧化法 水处理 化学需氧量
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


近几年来,国家对环保要求越来越高,对石化企业外排水的排放标准有了明确规定,要求外排水量进一步减小,甚至要做到接近零排放,提高水的回用率成为当今的研究热点。越来越多的炼厂采用超滤-反渗透双膜法来处理炼厂含油废水进行回用,以减小外排水量。但超滤-反渗透双膜法仅能产生大约40-50%的回用净水,剩余的50-60%的浓水仍然需要进一步处理以达到外排标准。本文以胜利油田石化总厂的超滤-反渗透双膜系统浓水为研究对象,利用膜蒸馏来进行处理,获得更多的回用净水,从而提高整个水处理系统的回用率。同时还利用化学氧化的方法对超滤-反渗透水和膜蒸馏浓水进行深度处理,降低其COD值达到外排标准。本文根据双膜系统浓水的性质设计了正交实验,并且研究了操作条件对减压膜蒸馏过程的影响,确定膜蒸馏处理双膜系统浓水的最优条件为:温度80℃,真空度0.08 MPa,流量1.5 L·min-1,且料液浓缩2倍为宜。此条件下产水的COD值为3 mg·L-1,硬度值为1.12 mg·L-1。另外,进料温度、真空度和流量增加,膜通量也随之增加。其中,温度是影响膜通量的主要因素,其次是真空度,进料流量对膜通量的影响最小。进行了Fenton试剂法氧化双膜系统浓水和经膜蒸馏浓缩后浓水的研究,考察了H2O2及FeSO4·7H2O的投加量、pH值、反应时间和反应温度对Fenton试剂法降解有机物的影响,结果表明当H2O2加入量为0.455 ml,FeSO4·7H2O的质量为0.278 g,pH为2.5,反应时间为120min时处理双膜系统浓水的效果最好,去除率可达到55.62%;而对于膜蒸馏浓缩水,H2O2的加入量为0.68 ml,FeSO4·7H2O的质量为0.417 g,pH为2.5,反应时间为120 min的情况下溶液的COD去除率最大可达到49.56%。对两种工艺处理35万吨/年双膜系统浓水,产水率达75%且运行周期为4年时的经济成本比较得出:化学氧化-膜蒸馏工艺的成本为12.9元/吨,而膜蒸馏-化学氧化工艺的成本为10.5元/吨。技术上,经膜蒸馏浓缩2倍后的浓缩水经化学氧化后COD值可降至100 mg·L-1以内,整个水处理过程中可产生75%的回用水,符合国家对石化企业外排水的要求。膜蒸馏-化学氧化耦合工艺更适合进行双膜系统浓水深度处理。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章 绪论  10-21
  1.1 研究背景及意义  10-11
  1.2 膜蒸馏技术  11-16
    1.2.1 膜蒸馏的发展状况  11
    1.2.2 膜蒸馏的基本介绍  11-13
    1.2.3 膜蒸馏的性能参数  13-14
    1.2.4 膜蒸馏的应用  14-16
    1.2.5 膜蒸馏的特点  16
  1.3 化学氧化  16-19
    1.3.1 Fenton 试剂法的基本原理  17
    1.3.2 Fenton 试剂法的应用  17-19
  1.4 课题的研究思路与主要内容  19-21
第二章 膜蒸馏处理双膜系统浓水的研究  21-49
  2.1 实验仪器及试剂  21-24
    2.1.1 实验仪器  21-23
    2.1.2 实验试剂  23-24
  2.2 实验过程  24-27
    2.2.1 膜蒸馏设备的运行  24-25
    2.2.2 膜蒸馏过程性能评价方法  25
    2.2.3 相关数据的测定方法  25-27
  2.3 双膜系统浓水的成分分析  27-28
  2.4 膜蒸馏系统基本性能的评定  28-34
    2.4.1 温度变化对通量及截留率的影响  29-31
    2.4.2 真空度变化对通量及截留率的影响  31-32
    2.4.3 流速对通量及截留率的影响  32-34
  2.5 膜蒸馏处理双膜系统浓水  34-47
    2.5.1 正交实验设计及数据分析  34-40
    2.5.2 进料温度对通量及产水COD 值的影响  40-42
    2.5.3 真空度对通量及产水COD 值的影响  42-44
    2.5.4 流速对通量及产水COD 值的影响  44-45
    2.5.5 料液组成（含盐量、COD 值）对通量及产水COD 值的影响  45-47
  2.6 小结  47-49
第三章 化学氧化法处理双膜浓水和膜蒸馏浓缩水的研究  49-58
  3.1 实验药品及仪器  49-50
    3.1.1 实验药品  49-50
    3.1.2 实验仪器  50
  3.2 实验内容  50-52
    3.2.1 实验过程  50-51
    3.2.2 重铬酸钾法测定水样的COD 值  51-52
    3.2.3 测定浓水的pH 值  52
  3.3 结果与处理  52-56
    3.3.1 双氧水用量对溶液COD 去除率的影响  52-53
    3.3.2 硫酸亚铁质量对溶液COD 去除率的影响  53-54
    3.3.3 pH 值对溶液COD 去除率的影响  54-55
    3.3.4 反应时间对溶液COD 去除率的影响  55-56
    3.3.5 反应温度对溶液COD 去除率的影响  56
  3.4 小结  56-58
第四章 膜蒸馏与化学氧化的耦合工艺处理超滤-反渗透双膜浓水的研究  58-66
  4.1 实验药品及仪器  58
  4.2 实验内容  58
  4.3 实验结果与分析  58-62
    4.3.1 双氧水加入量对双氧水氧化效率的影响  59-60
    4.3.2 硫酸亚铁质量对双氧水氧化效率的影响  60-61
    4.3.3 溶液pH 值对双氧水氧化效率的影响  61
    4.3.4 反应时间对双氧水氧化效率的影响  61-62
  4.4 经济成本分析  62-65
    4.4.1 膜蒸馏过程产生回用水的经济性分析  63
    4.4.2 化学氧化工艺的经济性分析  63-64
    4.4.3 耦合工艺经济成本分析  64-65
  4.5 小结  65-66
结论  66-68
参考文献  68-72
致谢  72

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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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