本研究以陜西榆林某煤化工污水處理廠的反滲透濃水為對(duì)象，設(shè)計(jì)規(guī)模為中試規(guī)模。模擬項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)行條件，連續(xù)運(yùn)行90天。利用納濾膜分離技術(shù)，研究了納濾膜對(duì)有機(jī)物的截留效果。通過(guò)調(diào)整納濾膜系統(tǒng)的運(yùn)行條件和實(shí)驗(yàn)參數(shù)，根據(jù)不同條件下有機(jī)物的去除率，分析納濾膜對(duì)有機(jī)物的截留特性。通過(guò)對(duì)比分析不同類型納濾膜對(duì)有機(jī)物的截留效果，為實(shí)際工程中納濾膜的選擇和工藝參數(shù)的優(yōu)化提供依據(jù)。

1.實(shí)驗(yàn)部分

1.1水樣和測(cè)試方法

使用來(lái)自實(shí)驗(yàn)煤化工廢水處理廠的濃縮反滲透水，處理水量為1m3/h，電導(dǎo)率為59.2 ~ 72.7 ms/cm，COD為170 ~ 250 mg/L，pH為9.23 ~ 11.56，氯化物和硫酸鹽的質(zhì)量濃度分別為7.995 ~ 10.83和20.94 ~ 26.17 g/L。

COD測(cè)試方法符合GB11914-89。

1.2納濾膜

納濾膜的實(shí)驗(yàn)參數(shù)見(jiàn)表1。

1.3實(shí)驗(yàn)過(guò)程

實(shí)驗(yàn)流程如圖1所示。采用兩個(gè)8寸納濾膜，布置兩級(jí)。進(jìn)水壓力為1.8 ~ 2.2 MPa，膜通量為6 ~ 10l/(M & # 8226；2h).

2.結(jié)果和討論

2.1 COD截留效果

經(jīng)調(diào)試，裝置連續(xù)運(yùn)行90天，進(jìn)水平均電導(dǎo)率為62.7mS/cm，pH為10.16。采用1#膜在1.8MPa的操作壓力下連續(xù)運(yùn)行10天，考察了納濾膜對(duì)COD的截留效果。結(jié)果如圖2所示。

從圖2可以看出，進(jìn)水COD為170 ~ 240 mg/L，濃水側(cè)COD為250 ~ 350 mg/L，產(chǎn)水COD穩(wěn)定在78 ~ 110 mg/L，平均COD去除率為53.4%。雖然進(jìn)水COD有波動(dòng)，但出水COD相對(duì)平緩，說(shuō)明納濾工藝對(duì)有機(jī)物的去除具有一定的穩(wěn)定性。原因可能是煤化工廢水經(jīng)過(guò)前端生化處理和過(guò)濾截留，反滲透濃水主要是殘留的大分子難降解有機(jī)物，可以被納濾膜截留去除，因此納濾系統(tǒng)表現(xiàn)出較高的COD去除率。

2.2壓力對(duì)COD截留的影響

對(duì)于1#膜，進(jìn)水的平均電導(dǎo)率為62.7mS/cm，pH為10.16。通過(guò)調(diào)節(jié)高壓泵的頻率，分別調(diào)節(jié)不同的操作壓力連續(xù)運(yùn)行10天，測(cè)試納濾膜對(duì)COD的截留效果。結(jié)果如圖3所示。

從圖3可以看出，當(dāng)進(jìn)水COD為170 ~ 250 mg/L時(shí)，產(chǎn)水側(cè)平均COD為80、78、75、55mg/L，平均COD去除率分別為54.0%、56.8%、57.0%、59.9%。納濾對(duì)COD的去除率隨著操作壓力的增加而增加，操作通量隨著操作壓力的增加而增加。納濾過(guò)程是壓力驅(qū)動(dòng)的過(guò)程。隨著壓力的增大，單位時(shí)間內(nèi)溶劑通過(guò)膜的體積逐漸增大，而單位時(shí)間內(nèi)溶質(zhì)通過(guò)膜的量不變，因此截留率相應(yīng)增大。

2.3回收率對(duì)COD截留的影響

使用1#膜，進(jìn)水平均電導(dǎo)率為62.7mS/cm，pH為10.16，COD為170 ~ 250 mg/L，結(jié)合實(shí)際工程納濾回收率，考慮進(jìn)水平均電導(dǎo)率較高，分別在40%、45%、50%、55%、60%五種情況下控制納濾系統(tǒng)回收率，結(jié)果如圖4所示。

從圖4可以看出，隨著回收率的增加，納濾膜對(duì)COD的截留率逐漸增加，但增加幅度較小。同時(shí)，隨著回收率的增加，滲透通量逐漸增大，這與操作壓力的影響是一致的?？紤]到納濾膜對(duì)COD的截留率上升緩慢，主要原因是反滲透濃水含鹽量較高，溶液逐漸濃縮，膜面濃度極化現(xiàn)象嚴(yán)重，部分溶質(zhì)滲透，滲透液中溶質(zhì)含量隨著回收率的增加逐漸增加。因此，在工程案例設(shè)計(jì)過(guò)程中，合理選擇膜回收率至關(guān)重要。

2.4含鹽量對(duì)COD截留的影響

采用1#膜，操作壓力為2.1MPa，平均進(jìn)水pH為10.16。針對(duì)實(shí)際工程中反滲透濃水含鹽量高的問(wèn)題，采用電導(dǎo)率來(lái)表征含鹽量。測(cè)試反滲透納濾膜在不同電導(dǎo)率下對(duì)COD的截留效果。結(jié)果見(jiàn)圖5。

從圖5可以看出，進(jìn)水COD為150 ~ 250 mg/L，產(chǎn)水側(cè)COD為40 ~ 100 mg/L，濃水側(cè)COD為230 ~ 350 mg/L，COD的去除率隨著電導(dǎo)率的增加而逐漸降低，逐漸趨于平緩穩(wěn)定。分析原因是隨著含鹽量的增加，在相同壓力下，納濾膜分離有機(jī)物的滲透通量明顯降低，在高含鹽量存在下，其通量隨著含鹽量的增加而逐漸降低。同時(shí)，由于膜表面的鹽析現(xiàn)象，鹽溶液中滲透了少量的有機(jī)溶質(zhì)，導(dǎo)致通量和截留率下降。因此，在高含鹽量條件下，納濾對(duì)有機(jī)物的截留率隨著含鹽量的增加而降低。

2.5 the值對(duì)COD截留的影響

采用1#膜，操作壓力為2.1MPa，進(jìn)水平均電導(dǎo)率為62.7mS/cm。在堿性條件下，測(cè)試了不同pH值(8.0 ~ 11.5)下納濾膜對(duì)有機(jī)物的截留效果，結(jié)果如圖6所示。

從圖6可以看出，隨著pH的升高，有機(jī)物去除率雖然有波動(dòng)，但有無(wú)線相關(guān)的趨勢(shì)?？赡艿脑蚴羌{濾膜對(duì)有機(jī)物的截留率與膜截留分子量有關(guān)(MWCO) [8]。二是受膜表面荷電基團(tuán)與荷電物質(zhì)之間的靜電力影響，而廢水中有機(jī)物的荷電性質(zhì)不明顯，調(diào)節(jié)pH并不能改變有機(jī)物荷電基團(tuán)的荷電性質(zhì)[9]。因此，pH對(duì)納濾截留反滲透濃水中有機(jī)物的影響較弱。

2.6不同膜對(duì)COD截留的影響

在相同的pH值(9.5)、壓力(2.1MPa)、進(jìn)水電導(dǎo)率(60mS/cm)下，測(cè)試了1#、2#和3#納濾膜對(duì)COD的去除效果。連續(xù)運(yùn)行20天的結(jié)果如表2所示。

從表2可以看出，不同納濾膜對(duì)有機(jī)物的截留性能存在一定差異。說(shuō)明不同的納濾膜制備工藝和材料對(duì)有機(jī)物的截留性能不同。

3.結(jié)論

針對(duì)榆林某煤化工項(xiàng)目的反滲透濃水，采用納濾膜技術(shù)去除廢水中的COD。通過(guò)實(shí)際先導(dǎo)試驗(yàn)，主要結(jié)論如下:

1)當(dāng)實(shí)際進(jìn)水COD為170 ~ 250 mg/L時(shí)，1#芳綸納濾膜平均COD去除率為56%，產(chǎn)水COD為80 ~ 100 mg/L。

2)納濾過(guò)程是壓力驅(qū)動(dòng)的過(guò)程。當(dāng)納濾系統(tǒng)的操作壓力改變時(shí)，隨著操作壓力的增加，納濾對(duì)COD的去除率逐漸增加；當(dāng)系統(tǒng)回收率增加時(shí)，納濾膜對(duì)COD的截留率逐漸增加，但增加幅度較小。當(dāng)進(jìn)水實(shí)際含鹽量增加時(shí)，由于膜表面的鹽析現(xiàn)象，溶液中同時(shí)滲透了少量的有機(jī)溶質(zhì)，導(dǎo)致納濾膜對(duì)有機(jī)物的截留率下降。pH值對(duì)納濾膜截留有機(jī)物的影響較弱。

3)不同的納濾膜，由于制備工藝和膜材料的不同，對(duì)有機(jī)物的截留性能也不同。在相同操作條件下，1#、2#和3#納濾膜對(duì)有機(jī)物的截留率分別為48.8%、57.8%和63.0%。

因此，納濾對(duì)有機(jī)物的截留率與操作條件密切相關(guān)。只有選擇合適的操作壓力、含鹽量和回收率，才能達(dá)到較好的分離效果。(來(lái)源:田波環(huán)境集團(tuán)有限公司)

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