絮凝—氧化锆膜微滤处理轧钢乳化液废水

摘要

轧钢乳化液废水含有大量的油脂和乳化剂，采用传统的物理化学和生物法处理后，废水难以达到行业排放标准，对该类废水进行深度处理具有很大的社会效益和经济效益。本文利用自制的实验装置，对絮凝-氧化锆微滤膜过滤集成技术处理轧钢乳化液废水进行了系统研究。 实验考察了五种絮凝剂氯化铁(FeCl3)、硫酸亚铁(FeSO4)、聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)和聚丙烯酰胺(PAM)对于轧钢乳化液废水的絮凝效果，确定最佳絮凝剂为PAC，其对废水浊度、CODcr和油含量都有较高的去除率。考察了絮凝剂PAC在不同操作条件下对废水浊度和CODcr的去除效果，确定了PAC的最佳投加剂量是80ppm，搅拌速度是150r/min，搅拌时间是3min，沉降时间是30min。 在絮凝实验基础上，采用0.2μm的氧化锆无机膜对絮凝产水进行微滤实验，考察了操作压力、膜面流速、料液温度和料液pH值等对膜稳定通量的影响，探索了膜污染的防治方法。实验结果表明，随压力的增加，膜稳定通量逐渐增大，由于浓差极化和膜污染的影响，膜稳定通量增加的趋势逐渐变缓。最佳操作压力为0.125MPa。膜面流速较低时，膜稳定通量随膜面流速的增加迅速增大，当流速达到2m/s之后，膜稳定通量随膜面流速增加而增大的趋势变缓。料液温度的升高可以显著增加膜的稳定通量，而料液pH值的变化对对膜稳定通量影响不大。对于本实验体系，在操作压力0.125MPa，膜面流速2m/s，pH值6.5，料液温度32℃，200min的操作过程中，膜稳定通量一直大于150 L/(m2.h)。在整个实验过程中，微滤产水浊度在4.5 NTU左右，CODcr为382 mg/L，油含量小于10 mg/L，满足《钢铁工业水污染物排放标准》(GB13456-92)的三级排放标准。实验对污染膜进行了清洗研究，经过NaOH、HNO3两步化学清洗，膜通量基本恢复。 在上述实验基础上，对处理量50吨/小时的轧钢乳化液废水治理项目进行了简要的工程设计和经济分析。结果表明，项目固定资本总投资457万元，吨水处理成本2.86元，具有良好的经济效益和社会效益。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 文献综述

1.1引言

1.2絮凝

1.2.1絮凝技术

1.2.2絮凝机理

1.2.3絮凝剂分类

1.3无机膜分离技术概况

1.3.1无机膜分离技术简介

1.3.2无机膜分类

1.4无机膜膜污染机制与影响因素

1.4.1膜污染相关概念

1.4.2影响膜污染的因素

1.4.3膜污染的分析方法

1.5膜污染的控制

1.5.1原料液预处理

1.5.2膜材料的选择与表面的改性

1.5.3膜系统优化

1.5.4操作条件优化

1.6膜清洗

1.6.1物理清洗方法

1.6.2化学清洗方法

1.7轧钢乳化液来源及处理方法

1.7.1轧钢乳化液的来源

1.7.2轧钢乳化液废水的危害

1.7.3轧钢乳化液的处理方法

1.7.4膜处理方法

1.8本课题的主要研究内容

第二章 实验装置和测量方法

2.1实验工艺流程简介

2.1.1絮凝实验流程

2.1.2微滤实验装置流程

2.2微滤实验操作

2.2.1膜组件微滤操作

2.2.2膜组件清洗操作

2.2.3微滤实验的数据处理方法

2.3膜与膜组件

2.3.1膜及膜结构

2.3.2膜组件

2.4实验料液及检测方法

2.4.1料液来源及组成

2.4.2轧钢乳化液废水油含量的检测方法

2.4.3轧钢乳化液废水化学需氧量(COD)检测方法

2.4.4其他仪器分析方法

2.5本章小结

第三章 轧钢乳化液絮凝实验

3.1最佳絮凝剂的选择

3.1.1操作步骤

3.1.2主要药剂

3.1.3结果与讨论

3.2絮凝最佳条件的确定

3.2.1 PAC最优投加量的确定

3.2.2 PAC最优搅拌时间的确定

3.2.3 PAC最优沉降时间的确定

3.2.4 PAC最优搅拌速度的确定

3.3粒径分析

3.4 PAC絮凝操作流程

3.5本章小结

第四章 无机膜微滤实验研究

4.1操作条件对微滤膜分离性能影响

4.1.1操作压差对膜通量影响

4.1.2膜面流速对膜通量影响

4.1.3料液温度对膜通量影响

4.1.4料液pH值对膜通量影响

4.2膜通量随时间的变化

4.2.1膜通量随时间的衰减

4.2.2絮凝工艺对于微滤膜污染的影响

4.2.3出水水质分析

4.3膜污染的控制

4.3.1清水周期性冲洗对微滤过程的影响

4.3.2周期反冲洗对微滤过程的影响

4.3.3化学药剂强化周期清洗对微滤过程的影响

4.4膜清洗

4.4.1清洗剂的确定

4.4.2清洗时间的确定

4.4.2清洗方案的确定

4.5本章小结

第五章 简要工程设计与经济分析

5.1设计要求

5.2设计过程

5.2.1絮凝单元

5.2.2机械过滤单元

5.2.3微滤单元

5.3经济分析

5.3.1固定资产估算

5.3.2处理水成本估算

5.4综合效益分析

5.4.1间接经济效益

5.4.2社会效益及环境效益

5.5本章小结

第六章 结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

附录

致谢