膜吸收和膜蒸馏耦合处理含氨高盐废水的研究

摘要

膜接触器作为膜与传统基于气液平衡理论的传质分离技术相耦合的产物,综合了膜和传统分离方法的技术优势。随着研究的不断深入,膜接触器已经逐渐应用到化工、石油、食品以及生物医药等诸多领域中,并取得了较好的经济和社会效益。膜吸收和膜蒸馏技术就是其中研究和应用最为受到重视的两种膜接触器形式。含氨废水的大量排放会对人及水生态环境造成严重的危害,故其治理一直是相关研究的热点。传统的脱氨方法在脱氨效率,操作成本和设备投资方面或多或少存在着诸多问题,且有关回用含氨废水中淡水的研究很少。因此,在氮污染问题日益严重,淡水资源短缺,和公众环保意识增强的当今,资源化回用含氨废水具有一定的现实意义。
　　本文首次进行了集成膜吸收和减压膜蒸馏技术来处理含氨高盐废水可行性实验研究。首先采用错流式和平流式中空纤维膜组件进行膜吸收脱氨实验,重点考察了错流式膜组件的脱氨性能,对比分析了主要操作条件(料液pH、料液流速、吸收剂浓度、吸收剂流速和初始氨氮浓度等)对膜吸收过程总传质系数的影响。在此基础上,研究了平流式和错流式膜组件脱除含氨高盐废水中氨氮的膜吸收过程。选用优化的操作和通过絮凝降低进水的COD浓度以提高过程总传质系数和减少膜污染,最终将废水的氨氮浓度脱除到5mg/L以下。第二阶段,先定性及定量研究了主要操作条件(料液温度、渗透侧真空度及料液流速)对减压膜蒸馏过程膜通量的影响。选定较优的操作条件研究了减压膜蒸馏浓缩提钒废水过程中膜通量的衰减情况,通过改变浓缩方式,加阻垢剂以及做絮凝预处理等方法维持过程较高的膜通量值,从而实现快速回用淡水的目的。针对膜蒸馏浓缩过程中的膜污染问题,提出并比较分析了三种膜清洗方案清除膜污染的效果,其中碱洗+酸性+EDTA溶液冲洗的复合清洗方案可以将不可逆膜污染对膜通量的影响降到0.7％,有效延长膜的使用寿命。

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第一章 文献综述

1.1膜接触器概述

1.2膜吸收技术

1.3膜蒸馏技术

1.4含氨废水的处理

1.5本课题研究目的和内容

第二章 实验设备及分析方法

2.1实验仪器及试剂

2.2实验用膜及膜组件

2.3实验流程

2.4实验测试方法

第三章 膜吸收法脱氨

3.1 膜吸收脱氨传质过程分析

3.2基础实验数据（操作条件对总传质系数的影响）

3.3 膜吸收处理含氨高盐废水

3.4本章小结

第四章 减压膜蒸馏浓缩实验

4.1 减压膜蒸馏过程传递机理

4.2基础实验数据

4.3减压膜蒸馏浓缩实验

4.4 膜清洗实验

4.5 本章小结

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢