真空膜蒸馏处理高氨废水的试验研究

摘要

随着社会经济的快速发展，由此而产生的污水量一直处于上升的状态，其中氨氮废水更是占据了很大一部分，对环境的负面影响日益严重。针对传统脱氨方法的缺点和局限，例如成本高、易产生二次污染、效率较低等，寻求一种高效且便捷的处理方法迫在眉睫。作为膜蒸馏技术之一的减压膜蒸馏技术具有处理效果稳定、操作灵活、能耗低等优点，在挥发性物质的分离与去除方面取得了很好的效果，用来对氨氮废水进行处理，可行性高。
　　本课题通过真空膜蒸馏系统对高氨废水进行分离，通过改变操作条件（进料液温度、渗透侧真空度、料液流量）来考察膜通量的变化情况。结果表明，膜通量受溶液温度改变而变化的趋势尤为明显，当温度增加时，膜通量的上升趋势十分明显；料液流量和渗透侧真空度与膜通量之间均呈现正相关关系。在其他操作条件（流量20L/h，渗透侧真空度80kPa，料液初始pH值11）固定时，进料液温度调节至60℃，得到的膜最大通量为6.05kg·m-2·h-1。
　　通过改变溶液初始pH值、溶液温度、溶液流量、渗透侧真空度等条件探究了脱氨效率、传质系数、选择性系数的改变情况、极化现象与系统的热损失，并研究了盐效应对氨分离过程的影响。脱氨效率越高则表明对氨的脱除效果越好，传质系数高意味着系统传质性能佳，选择性系数越高则意味着质量传递中氨的传质水平要优于水。研究表明，提高溶液初始pH值，脱氨效率、选择性系数与传质系数均呈现较为显著的上升趋势；氨的去除效率同传质系数因溶液温度上升呈现上升趋势，相反的选择性系数因此而减小；溶液流量增大同样会促进氨去除效率与传质系数的增大，选择性系数变化相对较小；传质系数与氨氮去除效率和渗透侧的真空度呈正相关关系，选择性系数却与其为负相关关系。浓差与温度极化系数的改变相对较小；运行过程中出口温度始终低于进口温度，温差范围在1-4℃之间。在较优运行条件下，加入氯化钙会产生盐溶效应，加入硫酸钠产生盐析效应，并且溶液中盐浓度的升高会降低膜通量。
　　在较优运行条件下，探究了试验过程当中的膜通量变化趋势，研究得出，因使用时间的推移，膜污染程度加剧，导致膜通量减小。在此基础上，对膜污染的控制方法进行探索，得出“去离子水洗+盐酸+EDTA”对高氨废水膜蒸馏过程的膜污染的控制更佳，清洗后的膜通量能够恢复到之前的98.3％，对膜的使用寿命有延长作用。

目录

声明

1 绪论

1.1 前言

1.2 氨氮废水概述

1.3 氨氮废水的处理现状与进展

1.4 膜蒸馏技术概述

1.5研究意义与内容

2 试验设备与分析方法

2.1 试验材料和仪器

2.2 试验所用膜与膜组件

2.3 试验装置与运行

2.4 试验分析方法

3 真空膜蒸馏的传递机理

3.1 真空膜蒸馏的传热机理

3.2 真空膜蒸馏的传质机理

4 真空膜蒸馏对料液中氨去除能力的研究

4.1 真空膜蒸馏过程的操作条件

4.2 影响膜通量的条件

4.3 真空膜蒸馏除氨性能的影响条件

4.4 极化系数的影响条件

4.5 热量损失与操作参数的关系

4.6 膜污染与膜清洗

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献