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陶瓷膜微滤工艺应用于大理石加工废水

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-10-06 0:07:41 * 浏览: 64
在家用大理石加工过程中,会向环境产生大量污染物,主要包括石材加工粉尘以及富含石材粉的锯木机和磨机的冷却水。通常,将成品石材加工成石板,原料利用率仅为60%左右,其余约三分之一的废料作为石粉排放到废水中。石材废水的主要成分是不饱和脂肪酸及其皂化产物,木质素及其降解产物,它们被添加到石材粉末和锯条的冷却水中。这些有机高分子化合物可以吸附石材粉末中的微小颗粒,从而可以长时间保持胶体状态而不会沉降,这将导致水污染。目前,关于中国大理石加工业的污染问题的研究很少,唯一的处理方法是絮凝沉淀法。然而,该方法具有大面积和长的絮凝和沉淀处理时间。带进来的锯片,冷却剂和高分子化合物很容易导致细的石粉形成乳液,甚至形成胶体,这些胶体很难通过自然沉淀除去。近年来,随着我国对环境水污染的处理要求越来越高,对此类废水的处理也引起了越来越多的关注。目前的膜分离技术已经广泛应用于工业水处理领域,主要包括水净化和污水处理两个方面。净水处理主要是制备饮用水和淡化水。废水处理主要包括各种化工废水处理,含油废水处理以及生活污水处理和回用。陶瓷膜微滤用于大理石加工厂的过程中的污水过滤,研究了操作条件的影响,并确定了膜清洁方法。本文提出的膜分离技术为消除石料废水对环境的污染,重复利用工艺废水,提高水资源利用率提供了新途径。 1实验部分1.1实验装置和流程陶瓷膜微滤实验装置的流程如图1所示。将废水添加到废水箱中,并通过离心泵将其泵入膜组件中以进行错流过滤。渗透物从模块的侧面出口流出,并返回到废水箱。渗余液也流回储罐,以保持实验条件,流速和过滤的一致性。通过阀K3和K15调节和控制压力差,通过转换流量计读数和过滤获得流速通过平均膜组件的进口压力和出口压力获得压差。实验中使用的陶瓷膜是江苏九五高科技有限公司生产的19通道,孔径为0.8um的管状Al2O3膜。膜管的有效长度为24cm,内径为4mm,膜面积为0.0573m2。 1.2分析和检测方法采用pH计测量废水的pH值,固体质量浓度分析采用重量法,粒度分析采用激光粒度分析仪(UK Mastersizer2000),废水中的COD值为根据GB / T11914-1989重铬酸钾氧化法测定。 1.3实验原料石材废水是自然沉淀后从大理石加工厂的污水中提取的。经过三次采样分析后,废水中的固体平均浓度为6g / L,pH值为9,废水中的平均COD为38mg / L。对污水中固体颗粒粒径的分析结果为:粒径小于1um占10%,小于3um占60%,小于5um占90%,平均粒径约为2.5um。 2结果与讨论2.1膜孔径的选择为了选择合适的膜孔径,有必要分析粒径分布原料液体中固体颗粒的离子和微滤过程中原料液体的稳定通量。石材废水的平均粒径为2.5um,只有10%的粒径小于1um。因此,从粒径与膜孔径的匹配的角度出发,本实验使用孔径为0.8um的膜管进行过滤。对质量浓度为6g / L的石料废水进行了恒定质量浓度实验,即渗透液返回到进料液罐,使罐中固体颗粒的质量浓度保持不变。操作条件为温度43°C,操作压差0.07MPa,膜表面流速1.0m / s,每10分钟测量一次膜通量。实验结果如图2所示。从图2中可以看出,膜孔径为0.8um的膜管,膜通量从最初的456L /(m2h)迅速下降到421L /(m2h)。过滤继续进行后,随着时间的流逝基本上不再出现膜通量。品种。因此,在这些操作条件下,可以使用孔径为0.8um的膜管来获得稳定的通量。 2.2温度的影响温度对进料液体过滤通量的影响主要是由于温度对液体粘度的影响。随着温度升高,进料液体的粘度降低,扩散系数增加,从而减小了浓差极化的影响。当进料液体的质量浓度为2g / L,膜表面流速为1.0m / s,工作压力差为0.07MPa时,研究温度对膜通量的影响。实验结果如图3所示。从图3可以看出,温度对膜通量有显着影响,并且膜通量与温度之间的关系基本上呈线性增加。 2.3膜过滤截留率的研究在40℃的工作条件,0.07MPa的工作压差和1.0m / s的膜表面流速的条件下,原料液体中固体颗粒的质量浓度为2、4 ,6、8、10g /分析L渗透物的质量浓度平均值,以获得通过膜过滤法去除的固体颗粒的排斥率:R =(1-p渗透/ p原料)* 100 %。在实验中还测量了原料液体和渗透液体。其pH值和COD值如表1所示。从表1可以看出,陶瓷膜微滤工艺对废水的pH值和COD值影响很小。从固体质量浓度的计算中可以看出,陶瓷膜微滤法对石料废水中固体颗粒的过滤效果非常好,废品率为99.2%-99.8%。 2.4工作压力差的影响在40℃的温度下,对质量浓度为6g / L的石材废水进行了恒定质量浓度试验。在实验中,膜表面流速为1.0m / s,并研究了膜表面流速和不同的工作压力。如果存在差异,则膜通量会随时间变化。实验结果如图4所示。从图4可以看出,在相同的膜表面流速和0.07 MPa的工作压力差下,膜通量基本上不随时间变化,可以在以下条件下进行膜过滤。稳定的渗透通量。在0.10MPa时,膜通量随时间略有下降。在0.15 MPa时,膜通量随时间下降更快。当工作压力差为0.07、0.10、0.15MPa时,膜纯水的渗透通量分别为428、543、732L /(m2h)。出现上述现象的原因是,在高工作压力差下,对于已经沉积在滤饼层上的小颗粒,粘度和摩擦起着决定性的作用。在膜表面上连续沉积小颗粒的过程是其中滤饼层的厚度和密度持续增加,导致膜的渗透通量连续降低的过程。因此,选择t在实验中适当的操作压力差和膜表面流速对于在生产应用中维持长期稳定的通量膜过滤过程非常重要。 2.5膜表面速度的影响膜表面速度是指物料液体沿膜表面的流速,其大小代表流体在膜表面上产生的剪切力,从而抑制颗粒在膜表面上的沉积。并使其沉积在膜表面上颗粒返回给料液的能力大小。在40℃的温度下,对质量浓度为6g / L的大理石废水进行了恒定质量浓度实验,研究了不同膜表面流速下膜通量随工作压力差的变化。实验结果如图5所示。从图5可以看出,在较高的膜表面速度(1.0m / s)下,渗透通量随着工作压力差的增加呈线性增加,而没有浓度极化和建立。滤饼层。在低膜表面速度(0.5m / s)和低工作压力差(小于0.06MPa)下,渗透通量线性增加。在高工作压力差下,渗透通量不再显示线性关系,显示强浓度极化或建立滤饼层。随着操作压力差的增加,膜渗透通量的减少增加,并且渗透量趋于达到极限值。产生上述现象的原因是,膜污染可分为浓差极化,膜孔堵塞和滤饼层污染,而膜表面的滤饼层污染是影响错流微滤过程的主要因素之一。滤饼层的形成可分为两种情况。其一是膜表面的高流速可以除去一部分沉积层,并且滤饼层的形成过程被认为是可逆的。这样的系统将获得稳定的渗透通量,即颗粒的沉积和冲洗处于平衡状态。另一种形式的形成是不可逆的滤饼层,也就是说,将小的单个颗粒吸附到滤饼层中的过程是不可逆的。一旦单个小颗粒沉积在滤饼层中,它就不会返回到原料液体中。只有当流体的错流速度足够大时,冷凝的颗粒才能从滤饼层返回到原料液体。 pstyle =” fo