膜分离技术处理棕榈油废水研究

摘要

棕榈油废水是高有机负荷、高色度的工业废水，如果不经过处理直接排放，将对环境造成严重污染。本论文以超滤-反渗透工艺对经二级生物处理后的棕榈油生产废水继续进行深度处理。论文主要围绕超滤膜丝尺寸的选择、超滤操作参数优化、超滤膜污染及清洗方法以及棕榈油废水二级出水经超滤-反渗透工艺处理后回用作锅炉补给水的可行性等展开了较为全面的研究。 论文主要结论如下： （1）在超滤膜尺寸对膜通量影响的试验中，分别考察了膜丝内径和膜丝长度两个参量的影响。膜丝内径主要从两方面来影响膜通量的大小：一方面膜丝内径越大，膜丝壁越厚，在运行过程中膜阻力增大，从而使得在相同压力条件下膜通量降低；另一方面，膜丝内径增大，会降低膜表皮层对处理水的阻力，从而在相同压力条件下有利于膜通量的增大。在膜丝内径保持不变的条件下，相同压力条件下膜通量受膜丝长度影响程度较大。膜丝长度越短，越有利于膜通量的提高。 （2）对超滤膜操作参数进行优化的试验中分别进行了单因素分析和正交优化设计。单因素分析表明：当膜表面流速在0.7m/s－1.0m/s，产水率在80％－90％，废水温度在20℃－30℃之间变化时，跨膜压差和膜通量衰减率随着膜表面流速、产水率的增加或棕榈油废水温度的降低而增大，膜通量随着膜表面流速、产水率的增加或棕榈油废水温度的升高而增大。在每种操作条件下，跨膜压差，膜通量衰减率和膜通量随操作时间的增加呈现三个阶段的变化：即快速变化、缓慢变化和趋于稳定三个阶段。 正交试验说明：适当地减小膜表面平均流速以及产水率，提高废水温度可使膜分离更有效的进行。各运行参数对膜经济稳定性能影响的大小顺序为：膜表面流速〉产水率〉温度。在本试验条件下最佳操作条件组合为：膜表面流速0.7m/s，产水率80％，废水温度30℃。 （3）在超滤膜膜污染的研究中，发现当膜表面流速在0.7m/s－1.0m/s，产水率在80％－90％，废水温度在20℃－30℃之间变化时，膜阻力系数随着膜表面流速或产水率的增加而增大。当废水温度为20℃时，整个运行过程中，膜阻力系数最大，当废水温度为25℃和30℃时，膜阻力系数没有明显差别。在每种运行条件下，随操作时间的增加膜阻力呈现三个阶段的变化：即快速升高、缓慢增长和趋于稳定三个阶段。 （4）在对超滤膜清洗方法的研究中，清洗流程采用正冲洗-反冲洗-化学清洗。其中正冲洗压力采用0.05MPa，正冲线速度为3m/s，冲洗1min后能使膜通量恢复40％，反冲洗压力采用0.05MPa，采用0. 627m/s的反冲线流速，当反冲时间为10min时，膜通量恢复量达到最大。对超滤膜的化学清洗研究表明，最佳清洗剂为NaClO＋NaOH，最佳浓度百分比为NaClO（0.6％）＋NaOH（1％），清洗25min后，就能使膜通量达到完全恢复。 （5）在棕榈油二级生物出水经超滤-反渗透工艺处理后回用作锅炉补给水的可行性研究中，表明棕榈油生产废水的二级生物出水经超滤-反渗透处理后，其产水可以达到中压锅炉进水水质要求；经过三级超滤法对棕榈油生产废水进行处理，比单纯的一级超滤预处理更能有效降低棕榈油生产废水对反渗透膜的污染。