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聚醚废水通过陶瓷膜过滤器处理

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2021-01-21 4:03:05 * 浏览: 0

在石化行业生产聚醚产品的过程中,会产生大量的高浓度聚醚废水,这些废水中含有大量的大分子聚醚多元醇,不仅CODQ很高(一般l0~20g/L),而且可生化性极差(BODe'CODQ<0.05),难以直接进行生化处理。若直接排放不仅会对水体环境造成严重的污染,而且将其中仍具有经济价值的产品如大分子质量的聚醚多元醇等也排放掉了,造成了资源的浪费。

膜分离技术是一种新型的分离技术.过去由于膜材料的限制,用于工业废水处理难度较大。最近10年来。随着无机膜的出现,尤其是陶瓷超滤膜的发展.使膜在寿命、抗污染性、耐酸碱性方面均有很大改善。从而使膜技术在工业废水处理领域开始迅速应用。

本试验利用无机陶瓷膜分离技术,对高浓度聚醚废水进行处理,通过选用特定切割分子质量的膜,可以将聚醚废水中的大部分大分子聚醚多元醇截留住,透过液为含有低分子质量聚醚的洁净料液,大大提高了外排水的可生化性,同时截留的浓缩液中大分子质量的聚醚多元醇可以回用,提高了企业的经济效益。

1试验部分

1.1试验装置与流程

无机陶瓷膜处理系统见图1。聚醚废水取自某石油化工厂,经膜分离浓缩后浓缩液进行回用处理,渗透液排入该厂生化处理系统处理后外排。跨膜压差(TMP)=(P1+P2)/2一P3,通过K1、K2、k4调节进口压力P1与出口压力P2的压差,通过出水阀K3来改变出水口位压,进而改变系统的跨膜压差。

1.2试验材料

管式陶瓷膜进口自法国TAMI公司,材质为二氧化钛多孔陶瓷,39通道,管外径25mill,通道内径2.5mill,有效长度1200mm,有效膜面积为0.5m2。膜孔径(按标准切割分子质量划分)为1000U。聚醚废水经预沉、粗滤后为微白色乳浊液,含少量黄色粉末状微粒,COD0为10~20g/L。

1.3试验内容

对选定的膜,在温度、TMP和浓缩倍数等方面进行多因素多水平的试验设计和统计学分析,以确定的操作参数。并对膜的清洗方法及膜通量的恢复状况进行考察,以确定的膜清洗方法,提高清洗效率。

1.4分析项目及方法

膜通量:用量筒收集单位时间内通过膜的滤出液,读出其体积再转化为标准膜通量单位:L/(h·m2)。CODo:华通TL—IA型污水COD速测仪,原水COD较高,将水样稀释相应倍数后测定。统计学分析:试验数据采用OriginPro7.0统计软件进行分析。

2结果与讨论

2.1膜纯水通量的标定

测定膜管的纯水通量可以确定工艺在实际运用中膜通量的极限值,进而可以判断清洗后膜通量的恢复效果。在进口压力为0.30MPa、出口压力为0.20MPa条件下,通过调节出水阀来改变出水口位压只,进而改变系统的TMP,并对系统温度进行控制和调节。在温度和TMP这两因素不同水平的组合下,膜纯水通量见表1。

经O6ginPro7.0分析,TMP的极差R1=529.2、温度的极差R:=228.8。极差的大小反映相应因素作用的大小,极差大的因素,意味着其不同水平给试验结果造成的影响较大,通常是主要因素]。因此,TMP对纯水通量的影响较大。

2.2浓缩倍数对膜通量的影响

在分别为33、38℃,TMP=0.20MPa条件下,考察浓缩倍数对膜通量的影响,结果见图2。

由图2可见,当浓缩倍数>2时,膜通量的衰减已变得较为平缓。当浓缩倍数为2时,膜通量为初始通量的95%(33℃)、92%(38℃);当浓缩倍数为8时,膜通量为初始通量的90%(33℃)、84%(38℃),变化不大,即料液的浓缩倍数可达到8以上,也体现出陶瓷膜本身良好的抗污染性能。

2.3温度和rMP对膜通量的影响

由表1可见,在同一温度下,膜纯水通量随TMP增大而增加:在相同TMP下,通量随温度的升高而增加。为了研究这两个试验因素在膜处理废液时对膜通量的影响中贡献的大小,取这两因素的各个水平进行排列组合式试验设计,结果见表2。

经OriginPro7.0分析,TMP的极差R1=418.4、温度的极差R:=249.3。因此,TMP是最主要因素。这一结果与其对纯水通量的影响相似,但对废液膜通量的影响力要小些。根据排出的聚醚废水本身的温度,以及考虑到系统开启后水泵运转过程中传递给料液的热量和降低能耗等方面的因素,初步确定操作参数为温度43~53oC、TMP为0.20MPa.若压差过大会造成膜污染的加剧。

上述操作参数下.经反复循环过滤.储料罐内的废液越来越浓稠且刺激性气味越来越大.而渗出液十分清澈。经多次试验观察,43℃时,COD的平均去除率为96.22%,达到本试验的设计要求(COD去除率>95%),在温度>43oC后,COD去除率随温度升高而提高的趋势已平缓.若再提高温度会加大系统能耗而对提高处理效果的贡献不大.由此确定将温度控制在43℃左右。

2.4膜的清洗与膜通量的恢复

在试验初期,采用四步清洗法:(1)停机排空浓缩液后,关闭K,,自来水循环清洗10min,将系统内管壁上、膜表面的部分污染物清洗下来,清洗后排出的清洗液为含有大量油状物质的混浊液:(2)85oC下,打开K,用质量分数2%的NaOH循环碱洗30min.使附着在膜表面和膜孔内的有机污染物溶于热碱液中被切向流带走.排出的清洗液略显混浊:(3)漂洗至中性后,50℃下,用质量分数2%的HNO,循环酸洗30min,主要是为了将钙、镁等阳离子沉积盐溶于酸后清洗干净;(4)漂洗至中性后,纯水(电导率<35~S/cm)清洗30min。清洗完毕后,关闭各阀门使整根膜浸泡在纯水中。此时,膜通量可恢复至原有水平。

上述方法清洗效果良好但程序繁琐.整个清洗过程用时大约150min耗费时间过长。在试验中发现碱洗对膜通量的恢复贡献可将膜通量恢复至90%以上,这表明膜污染中有机污染物占了绝大部分。在随后的膜清洗试验中,为了提高清洗效率,我们调节碱洗时NaOH的浓度,选择对Ca2+~Mg2+具有强络合作用的EDTA溶液加入到碱液中进行混合清洗,即将上述(2)、(3)步骤合并为85℃下,打开K,,用质量分数2.5%的NaOH和1%的EDTA的混合液循环清洗30min。改进后使清洗用时缩短到约80min。清洗结束后,测定纯水通量也可恢复至原来水平。

3结论

(1)用陶瓷膜可有效的截留聚醚废水中的大分子物质,回收聚醚多元醇。既为后续的生化处理工艺大大减轻了负担,又为企业提高了经济效益。

(2)浓缩倍数对膜通量的影响较小。

(3)在对聚醚废水的分离过滤中,跨膜压差对膜通量的影响要大于温度。

(4)试验中,有机污染物是造成膜污染的主要因素,通过反复试验探索,改进了原有的清洗方法,既达到了良好的清洗效果,又缩短了清洗时间。

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