UF-NF-RO膜技术用于煤化工废水深度回用研究

摘要

我国面临着水资源紧张的现状，煤化工作为我国化工基础产业之一既是耗水大户又是排污大户，且大多处在富煤少水的地区，提倡废水减排或零排放既是国家的要求也是企业自身的需求。煤化工废水是一种典型的含有高浓度难降解的有机化合物的工业废水，所以通常经过一级处理和二级处理后的煤化工废水出水的硬度、COD、氨氮等指标难以达到排放和回用标准;回用和零排放要求使得深度处理成为必然。
　　煤化工废水深度处理回用中最具先进性和发展空间的技术是膜分离技术。目前运用膜分离技术处理煤化工废水的已有应用实例，主要工艺采用UF-RO技术，实际应用和研究发现此工艺中反渗透存在运行压力高、产水率低、浓水产量大、膜容易污堵等问题，而采用操作压力较小的UF-NF工艺又不能去除一价离子。本文在此基础上提出了UF-NF-RO深度处理煤化工废水的新工艺。这项技术在煤化工废水深度处理回用方面尚属开发阶段，有许多关键性因素还须进行研究。
　　试验针对煤化工废水二级生化出水的水质特点，筛选出适合应用在UF-NF-RO工艺中的阻垢剂;研究了UF-NF-RO工艺在煤化工废水深度回用中的运行稳定性和处理效果，并在实验室进行UF-RO工艺的小试进行对比研究;最后分析纳滤和反渗透出水以研究煤化工废水残留有机物对膜的污染特征。
　　试验结果表明以UF-NF-RO工艺处理煤化工废水二级出水运行稳定且出水水质良好:超滤出水SDI保持3以下，浊度去除率达到90％;纳滤出水浊度在0.1NTU以下，硬度脱除率达72.37％，COD去除率50％以上，纳滤出水水质受原水影响较小;反渗透对COD的去除率达到99％以上，对硬度和电导率的脱除率分别达到98％和95％以上;系统出水水质完全满足回用要求，工艺在运行期间不需要化学清洗。 UF-RO系统对COD脱除率达到90％以上，脱盐率达到95％以上，整体效果不如UF-NF-RO工艺。煤化工废水二级出水LSI＞0、8.7＞RSI＞6.9、PSI＞6，水质稳定性差，易腐蚀和结垢，针对水质筛选出适宜的阻垢剂为清力PTP-0100，在投加5mg/L时兼具高效性和经济性，在实际应用时也显示出良好的性能。对工艺纳滤和反渗透进水进行研究发现，有机物主要分布在切割分子量小于5kDa的范围内，纳滤膜主要截留的是截留分子量在100kDa～50kDa和＜5kDa的有机物，纳滤对减轻反渗透膜污染起到了主要作用。试验为实现煤化工废水回用和零排放目标打下了基础。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 研究背景

1．1．1 我国水资源现状

1．1．2 煤化工行业用水、排水概况及废水深度处理回用必要性

1．1．3 煤化工废水深度处理方法

1．2 膜技术概述

1．2．1 超滤分离及深度回用

1．2．2 纳滤分离及深度回用

1．2．3 反渗透及深度回用

1．2．4 膜分离技术在有机废水回用处理方面的应用

1．2．5 UF-NF-RO工艺用于煤化工废水深度回用的优势

1．3 膜污染及控制

1．3．1 膜污染及其分类

1．3．2 膜污染的控制技术

1．4 水质稳定性分析及阻垢性能研究

1．4．1 水质稳定性分析

1．4．2 阻垢剂筛选及评价方法

1．5 水中有机物分子量分布特征研究

1．5．1 研究概述

1．5．2 水中有机物分布特征分析方法

1．6 论文研究的意义及内容

1．6．1 论文研究的意义

1．6．2 论文研究的内容

2 煤化工废水深度回用阻垢剂筛选和评价

2．1 试验内容及方法

2．1．1 试验内容

2．1．2 实验方法

2．2 试验材料、仪器与设备

2．2．1 试验用水水质

2．2．2 试验用阻垢剂

2．2．3 试验药品

2．2．4 试验仪器与设备

2．3 试验结果与分析

2．3．1 水质稳定性评价

2．3．2 阻垢剂静态浓缩筛选试验结果及分析

2．4 本章小结

3 UF-NF-RO膜技术深度回用煤化工废水二级出水性能研究

3．1 试验方法、材料及装置

3．1．1 试验方法

3．1．2 试验工艺系统及装置

3．1．3 监测指标

3．1．4 试验药品及仪器

3．2 试验结果与分析

3．2．1 UF-NF-RO工艺超滤膜运行效果

3．2．2 UF-NF-RO工艺纳滤膜运行效果

3．2．3 UF-NF-RO工艺反渗透膜运行效果

3．2．4 UF-RO工艺运行效果

3．3 本章小结

4 煤化工废水二级出水有机物对膜污染的特征分析

4．1 试验方法与装置

4．1．1 试验水样及预处理

4．1．2 试验设备及装置

4．1．3 超滤膜性能及预处理

4．1．4 评价指标及测定方法

4．2 试验结果与分析

4．2．1 纳滤膜进水有机物对膜的污染特征

4．2．2 反渗透进水有机物对膜的污染特征

4．2．3 有机物分子量分布对纳滤膜污染的影响

4．3 本章小结

5 结论

参考文献

作者简历

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