- 8.40 MB
- 2022-04-22 11:20:29 发布
- 1、本文档共5页,可阅读全部内容。
- 2、本文档内容版权归属内容提供方,所产生的收益全部归内容提供方所有。如果您对本文有版权争议,可选择认领,认领后既往收益都归您。
- 3、本文档由用户上传,本站不保证质量和数量令人满意,可能有诸多瑕疵,付费之前,请仔细先通过免费阅读内容等途径辨别内容交易风险。如存在严重挂羊头卖狗肉之情形,可联系本站下载客服投诉处理。
- 文档侵权举报电话:19940600175。
'分类号公开密级UDC^乂杀纖NANJINGUNFNCEIVERSITYOSCIE&TECHNOLOGY硕去专业学位论文光伏废水处理工艺试验研究(题名和副题名)张新龙(作者姓名)指导獅姓名棘玉清副研究员学位类别王程硕去专业名称环境工程巧巧方向污水处理论文提交时间2015.03注1:注明《国际十进分类法UDC》的类号。
硕壬学住冷文光伏废水处理工艺试验研究作者:张新龙指导教师:韩卫清副研究员南京理工大学2015年3月
E.M.Dissertatio打Experimentalstudyonthe化色atmenttechnologyofphotovoltaicwastewaterbyXinlongZhangSupervisedbyAssociate民esearcherWeiqingHanNaninUniversitofScience&TechnolojgygyMarch2015,
声明本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果,尽我所知,在本学位论文中,除了加W标注和致谢的部分外,不包含其他人已经发表或公布过的研究成果,也不包舍我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均。与我己在论文中作了明确的说明。研究生签名:恭知态年^月又日)学位论文使用授权声明南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档,可W借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容,可向有关部口或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密论文,按保密的有关规定和程序处理。、研究生签名;亦專吁龙2〇1年8月:^日^
硕±学位论文光伏废水处理工玄试验研究摘要太阳能取之不尽,但是光伏电,用之不竭,虽然太阳能光伏能源是绿色能源池生产过程仍存在较严重的污染,尤其水污染物的排放不可忽视。此类污染物难W稳定达标排放,,且废水深度处理和回用处于起步阶段仍有许多技术问题亟待解决。因此,针对当前光伏废水处理工艺的特点和不足,本文基于预处理/反渗透/兰效蒸发工艺,开展了脱氣、脱巧、脱氮、优化膜过滤参数及反渗透浓水再利用的研究。研究了膜法前处理工艺。分析物化沉淀法对太阳能电池生产废水的预处理效果11^,考察巧离子浓度、9值、沉淀时间等因素对除氣效果的影响1^>及不同碳酸=钥浓度对废水中多余巧的去除情况,当Ca/F摩尔比为化57,pH8.5,沉淀时间为2h,氣离子的去除率达到99.38%,C〇3/Ca摩尔比达到1.6时,巧离子的去除889%。率可达到.采用生物法处理氨氮废水、DO实现了反应器中短程硝,通过改变湿度、pH化的稳定运行,系统对氨氮和COD的去除率均能达到80%W上。研究了反渗透工艺、H值、不同。考察反渗透运行压力、进水硝酸盐含量p反渗透膜等因素对硝酸盐去除和废水浓缩倍数的关系,MA预涂膜的改性对光伏废水中硝酸根的去除效果,1^>1及能诱导高硝氮废水中巧沉淀加速结轟的最佳晶种、不同pH值及其投加量对巧离子的去除规律。陶氏SW海水淡化膜与TFC膜和陶氏BW苦咸水反渗透相比对硝酸盐的去除效果最佳,当硝酸根含量从400一mg/L增加到3500mg/L,陶氏SW膜对硝酸盐氮的去除率直保持在90%W上,改性后反渗透膜对光伏废水中贿酸根的去除效果都得到了不同程度的提高,当碳酸巧晶种投加量为lO/LH为9.590min时,浓水巧离子的去除g,p,反应时间为率为83.3%。研究多膜组合工艺集成技术,突破现有反渗透膜回收率限制,采用二级海水淡化膜对加速软化后的一级反渗透浓水进一步处理,筛选出浓缩倍数高,运行成本低的多膜组合工艺。关键词:光伏产业;反渗透;浓水加速软化;膜组合工艺I
硕±学位论文光伏废水处理工艺试验研究AbstractSolarisinexhaustible.Thousolarho化voltaicenerisreenenerbutghpgyggy,化ereisstillsomeseriousollutionmtheroductio打rocessofhotovoltaiccellppppwhichcannotbeinoredsuchas化edischareofwaterollutant.Thetreatmentofg,gpthiswatercanhardlmeettheemissiontaret.Furtherthedeetreatmentandreuseyg,pofthesewaterollutantsstillliedininitialstageandixmchoftechnicalroblems打eedpp化besolvedinthetreatmentofhotovoltaiccell.Therefore,inviewofcharacteristicspandshortcomingsofthecurrentpho化voltaicwastewatertreatmentroce巧thisaerp,ppcarriedouttheresearchofdefluorination,decalcification,denitrification^optimizationofmembrane巧tration1:echnoloandreuseofCO打ce打ratedwaterofrever化Igytosmosistechnowhchaetreatme打te-eecevaratonroelogyibsed0打ther/民0/trilftoims.ppppThemembranere-treatmentroceppsswasalsostudiedbythispaper.Impactsofhysicalandchemicalrecipitationofwastewaterdurinsolarcellroductionwasppgpanalyzed.Concentrationofcaidumion,pHandsedimentationtimeontheefectsof扫uorideremovalwereinvestiated.RemovalratesofdiferentNasCOconcentrationsgs.Thecalciumionremovalratecouldarrivedat88werestudiedmeantime.9%under,thecitio凸of1.6C〇Camolarratiotond3/whilefluorideremovalrateraisedu:o,p99.38%atCa/Fmolarratioof0,51Hof8.5andsedimenttimeof2h.,pWhe打treatedbthebioloicalkcimicaltheammoniaa打过CODremovalcanyg,〇arriveatmorethan80/〇bydesignedsystemunder巧eadyt;emi)erature,pHan过DOafteradjusting.m,Reverseososisprocesswasstudied.Theinfluenceof民0sworki打gpressure;influe打tcemee打trationHvalueselectionofROmembraneandmo出ficatio打ofPAA,p,laminatingfilm0打化enitrateremovalerformancewereCO打sidered.Mechanismofpotmumcrstaformwchcanacceeratecrstazationofcacumsedmentnpiylhiltheyliliii’the-contentwaetervavestsusaeoncaumhighlyN〇xNstwa,diferentpHlandi呂lciionremovalwereinspected.ComparedwithTFCanddowBWbitterbrackishwaterreverseosmosis,dowSWdesalinationmembranerevealedabestnitrateremovalof?m90%duringthenitraterangeof40035GOg/L.TheremovalofnitrateinhotovoltaicwastewaterwasraisedbydifferentdereesafterthemodificationofRO.pg民emovalrateofcalciumi打theconcentratewas83.3%attheCaC〇3additionof10/LHof5aeactt.g9.ndrinimeof90min,pgton化chnosstMulimembranecombinedrocessinteratilowaudied.Indetailpggy,III
Abstract硕:t学位论文abreakthroughwasai打edonthe民Orecover.Abetermultimembraneinteratedgyg化chnolowtirctratemesandlow巧oeratncostswascreenoutbgyihhheonce打tiisgpgyusingsecondarydesalinationmembranetofUrth巧softenandtreattheprimary民0concentratedwater.Keywords:photovoltaicindustry;RO;accelerateco打centratedwatersoftening;membranecombinedrocessprv
硕±学位论文光伏废水处理工艺试验研究目录摘要IAbstractIll1绪论11.1课题背景11丄1光伏行业概述11丄2光伏行业废水来源及组成11.2硝氮废水处理技术国内外研究现状5121..物理化学方法51.2.2生物法81.2.3反渗透膜的清洗81.3课题的研究意义及内容101.3.1课题的提出及研究意义101.3.2研究内容102膜法前处理工芝研究122.1实验水样122.2实验122..21实验药品、试剂122.1.22实验仪器及设备22.2.3实验流程及操作方法132.2.4分析方法142.3结果与讨论142.3.1不同氯化巧浓度对F离子去除率的影响142.3.2不同pH值对F离子去除率的影响142.3.3F离子去除率随沉淀时间变化过程152.3.4不同Na2C〇3对Ca离子去除率的影响162.4本章小结173膜生物反应器中氨氮的去除研究183.1材料与方法183丄1实验用水183.1.2实验装置及流程183丄3分析方法193丄4污泥接种19V
百录硕±学位论文3.2结果与讨论193.2.1系统启动19320.2.2短程硝化的转变!^及稳定运行3.2.3反应器的污泥特性观察233.3本章小结244一级反渗透膜工艺研究254.1实验水样254.2实验254.2.1实验药品、试剂及材料254.2.2实验仪器及设备264.2.3实验流程及操作方法%4.2.4分析方法194.3结果与讨论29—4.3.1级反渗透膜操作参数对硝氮的去除研究294.3.2反渗透预涂膜的研究314.3.3浓水加速软化研究354.4本章小结%5多膜组合工艺集成技术研究405.1实验水样405.2实验405.2.1实验药品、试剂及材料405.2.2实验仪器及设备405.2.3实验流程及操作方法405.2.4分析方法415.3结果与讨论415.3.1小试实验研究415.3.2中试实验研究425.4本章小结466结论47致谢48参考文献49附录53VI
硕±学位论文光伏废水处理工芭试验研究1绪论1.1课题背景1丄1光伏行业概述随着全球人曰増加W及社会经济快速发展,传统的煤炭、石油能源储备日益W减少,矿物能源终将会巧尽,开发和利用太阳能技术是各国重点发展的方向。太阳能,生物质能,风能,潮汝能等可再生能源,太阳能已成为专家的首选。因为不管从资源分布的普遍性、数量,还是从技术的可靠性、清洁性来看,太阳能。都比别的可再生能源更加具备优越性因为无论从普遍性,,资源配置的数量还。是从技术可靠性,清洁性,太阳能比其它可再生能源更具优势光伏产业近年来作为重要的新兴产业的代表,属于中国政府确定的战略性新兴产业,中国光伏产业的快速发展,并成长为全世界光伏产品的主要生产国和国际新能源市场上至关重要的力量。从原材料和相关制造业看,我国工业珪产量和一光伏电池产量己连续多年位居全球第。从产能利用率的角度看,我国多晶娃自2010年己逐年降低,2012年多晶珪产能为19万吨/年,实际产量仅为6万吨,产能利用率不及40%,同期我国光伏组件产能利用率也不足加%。受近年来国际经巧危机影响,加之我国光伏产业的迅速发展,使光伏行业近期内陷入产能过剩的危W一机,产能闲置和过剩是产业发展的大弊病,如不加W解决,会行成库存增加、产品价格下落等问题,使产业发展没有后续动力。有机构分析,当前全球毎一年新增光伏发电装机容量大概20吉瓦左右,且今后5年基本不变,己有产能可W满足未来5年的需求40-60。光伏组件产能为例,全国大约吉瓦,全球大约501吉瓦,而市场需求仅有30吉瓦左右,而且我国光伏产品90%1^上依靠出口。在欧09年起经历了发展美贸易保护主义和金融危机的双重打击下,我国光伏产业自20低谷一,大量企业停业、倒闭,20口年是我国光伏产业较为困苦的年,在国家政策的引导下,2013年下半年,随着国内光伏应用市场的逐步兴起,拉动了内需的""增长,加上商务部对产自欧盟和美国的多晶珪进行双反巧补贴、反倾衝终裁,国内多晶珪市场价格有所上扬,行业开工率提高,我国光伏产业开始走出困、。境,步入恢复提升阶段1丄2光伏行业废水来源及组成虽然太阳能光伏能源是绿色能源,但是光伏电池生产过程仍存在较严重的污。、染,其中水污染物的排放不可忽视光伏电池生产主要由多晶珪生产珪锭铸造、W一珪片切割。不同工段、光伏电池片生产、光伏组件封装五个主要工段组成般1
1绪论硕±学位论文由不同的企业承担。排放的主要有多晶桂生产废水(主要成分为硝酸、氨氣酸)、娃片切割废水(主要污染物成分为聚己二醇)、光伏电池生产废水(按照工段不W同,分为硝酸、氨氣酸废水W及其他酸碱废水)等。太湖流域光伏企业主要为光伏电池生产及组件封装企业,也存在部分切片企业。单、多晶珪电池组件工艺基本相同:,具体如下电池制备工艺流程说明:(1)检查:目测检查珪片外观完好程度,巧止受损片或碎片进入后处理。去除损伤层/制绒:由于多晶桂不具有单晶娃在碱性溶液中易腐蚀的精点,(巧娃片的表面结构化过程不能在NaOH等碱液中实现,需通过纯水冲洗后在低温下的硝酸、氨氣酸混合溶液中制绒。絕合酸溶液腐蚀多晶珪将发生如下反应:3Si+4HN〇+12HF^3SiF+8H〇+4NOt342碱洗/酸洗:将经海酸腐蚀后的娃片先后通过氨氧化钢溶液、盐酸及氨氣(巧。酸溶液的清洗,获得洁净度更高的表面反应方程式为:2NaOH+S-i〇>NaSi〇+H〇22324HFfSi〇一細+2HO242(4)漂洗及甩干:为有效去除酸洗过程中附着于桂片上的酸性物,在纯水溶液中漂洗桂片,之后经过离必机高速旋转去除娃片表面残留水份。(5)扩散;将旌片放入高温环境中,通W氮气、氧气和POC13气体,高温(电加热)下分解后,磯源(H氯氧磯)沉积在P型衬底上,在娃片,并向内部扩散、-N结表面形成较稳定的P,这是太阳电池的屯脏。反应方程式为:-^3PC5POCl3l+P〇5252POC1+3H0一P0+6HC132254PCl+5〇^2P〇+l〇Cl52252P〇+-5Si>5^〇+4P252-等离子刻蚀:在扩散时,珪片的正面、背面和周边都形成了PN结,为(巧、提高效率-了减少漏电流,要把珪片周边的PN结刻蚀掉。在真空状态下(真空累)通入四氣化碳、氮气和氧气,采用高频激发CF等离子体,在桂片周围形4-N结CF解产成均匀的游离子态氣,来刻蚀边缘的P。通入氧气的目的是氧化4分2
硕dr学位论文光伏废水处理工艺试验研究单、多晶娃片i检查IHN0—??3、册去损伤层/制绣浓氣废水YNaOH—??、HC1、HF碱洗/酸洗稀氣废水V一一纯水?漂洗?般酸碱废水/甩干iN—、〇2、POGI3扩散叫iCF—?—?4等离子刻蚀稀氣废水I! ̄ ̄iHF一??、水酸洗/甩干稀氣废水!IJ巧持—?PECVD、氨气"—1[背银浆一?银浆背面印I!^g1 ̄ ̄II烘干i|IIIIJ;背铅浆一?铅浆背面印刷言I!I_?异丙醇,4i ̄!烘VII!I1ij翻片iIIgIji一?正银浆银浆正面印刷i重!I—r]烧结T检测T电池片图1.1电池制备工艺流程图3
1绪论,硕丈学位论文生的碳,防止沉积在娃片表面。化学反应式为:-^S->C+26Si+2FipC+〇>C〇巧2422,。,一7酸洗及甩干:在扩散时,珪片的正面形成层很薄的磯珪玻璃层,为使()电池表面颜色均匀一致,正反电极及电池形成良好的欧姆接触,利用%%的氨氣酸在室温下把稱珪玻璃腐蚀掉:,反应式为8沿-+6邸>11+〇巧巧21122)2之后经过离也机高速旋转去除娃片表面残圉水份。巧)PECVD:即等离子体增强化学气相沉积工艺。使用由裡晓和氨气激发的等离子气体在娃片表面沉积几千个纳米厚的氮化桂薄膜。多晶珪电池的PECVD。態膜原理同单晶珪太阳电池,但是多晶珪电池在馈膜过程中会増加氨纯化时间本工序中过剩的珪烧及氨气首先接入燃烧箱,桂,向燃烧箱内通入充足的空气烧与空气在箱体内混合,在常温条件下即可燃烧形成水及Si〇2。待畦烧燃烧充分后剩余的氨气则进入洗涂塔去除。9丝网印刷:采用常规的丝网印刷工艺的太阳能电池设升,H次印刷金属()浆料一,包括银浆印刷,铅浆背面印刷和正面银浆印刷,中间经过两次烘干和次翻片。先用银浆印刷两焊银,然后将铅浆印刷,整个地区,W确保侣银区么间的电接触。正面用银浆印刷梳状银线条。不合格品用异丙醇擦拭掉涂在上面的金属浆料进行返工。一10I触在烧结:经过丝网印巧()J过的珪片,可视为金属电极材料层和娃片接起。经过高温烧结形成电池的电极,可得平均效率在15%的多晶珪太阳能电池。光伏电池生产过程中所产生的硝氮废水,其总量约占光伏电池生产废水总量5%00-/L的左右,硝氮浓度2饥Omg。其中总氮污染物主要来源于W下2个环节;(1)表面制绒:采用在线娃片表面喷淋制绒液方式,主要工艺为腐蚀制绒HF-HN0水溶聯+漂洗+碱洗(3(KOH水溶液)+漂洗+酸洗(HC1水溶液)+漂-洗:工,主要总氮污染物来源于硝酸氮氣酸混合液。口序用化学刻)去磯珪玻璃一蚀去除麟娃玻璃晶片的表面HF-HN0,与扩散制試工艺样的3溶液体系。送两个环节产生的废水中主要污染物为氣化物和硝酸根离子,通常硝酸根离子浓度在-200600m-g/L之间,氣离子浓度在4001200mg/L么间,需要除氣和脱氮之后才W能满足排放要求。十一五期间,太湖流域加强工业园区建设的重点,加大力度调整和优化产业""布局,加快重污染企业向园区集中,规定新的工业项目的必须是入园进区。其中2008年么前建设的企业,厂内预处理工艺主要为调节pH和除氣。由于硝氮废水水量相对较小,稀释后总氮浓度与生活污水总氮浓度接近,可直接进入园4
硕±学位论文光伏废水处理工艺试验研巧区污水处理厂。2008年江苏省政府制定了《江苏省太湖流域水环境综合治理实施方案》,明确规定太湖地区实行项目限批制度,停止审批新增氮和磯等污染物总量的建设项目。太湖流域新上的光伏企业对贿氮废水处理十分重视。通过考察,目前仅有蒸发技术可实现总氮零排放的要求,而其他脱氮技术均无法做到总氮W100%的去除。因此蒸发技术成为2008年后太湖地区新建光伏企业处理硝氮废tW水的主导工艺。1.2硝氮废水处理技术国内外研究现状硝酸盐去除技术分为物理化学处理技术和生物处理技术两种。物理化学的ns去除技术包括离子交换树脂法、催化还原法、蒸发浓缩法和反渗透膜法。生tw物处理技术主要是指在缺氧条件下反硝化细菌将硝酸盐氮气还原。1.2.1物理化学方法1.2丄1离子交换树脂法离子交换技术因为其高效、简单、成本低W及可再生等特点,应用在水处理领域比较广泛一。离子交换法是种物理和化学过程,并通过阴离子或碳酸氨轴氯tW化物硝酸盐的离子交换树脂,水中硝酸盛的去除,直到树脂交换容量耗尽。应用于水中脱硝酸盐的离子交换树脂基本上分为两种一,种是普通的阴离子交换2>N0>HC一树脂,它对水中阴离子交换的能力为S043CV;另种对NCV具有选>择性的阴离子交换树脂,该类树脂对水中阴离子的交换能力为N032‘‘S04>HC03。随着离子交换法在水处理领域应用越来越广泛,关于离子交换树脂脱硝酸盐的研究逐渐增多,主要集中在对树脂性能的研究W及不同种类树脂性能的比较方面。饱和的树脂可1^^用氯化钢或碳酸氨错溶液再生。但是离子交换树一脂再生废液的处理比较困难,存在定的环境风险巧有的离子交换树脂方tW法都需要对高浓度盐或酸进行再生,从而会产生含有高浓度硫酸盐、硝酸盐i7t^等废水,后处理困难。1.2丄2催化还原法tW催化还原法是指利用还原剂还原水中的硝酸盐而去除硝酸盐。Yong等人在1964年就实验铁粉作还原剂脱除水中硝酸盐氮,但在实验中发现约75%的硝酸盐氮转变为氨氮。大多采用活泼金属、氨气W及甲酸、甲醇等还原剂对催化还原反硝化法脱除水中硝酸盐氮进行研究。近年来出现了催化还原硝酸盐的方法tW-将硝酸盐还原成Ns。它利用氨气作为还原剂、金属PdSn等催化剂附载于多PW孔介质上,催化还原水中的硝酸盐。但是催化方法去除硝酸盐技术的难点是催化剂选择性和活性的控制,有可能因为氨化作用不能够完全形成亚稍酸盐,或+由于氨化作用过强而形成NH4等副产物。5
1绪论硕±学位论文1.2丄3反渗透膜法反渗透过程主要是根据溶液的吸附扩散原理,通过压力差为主要推动力的膜过程。反渗透主要用于去除水中溶解盐类、低分子量组分的浓缩等。当浓度不同的两种溶液的用半透膜分离时,其只允许溶剂分子通过膜。因为稀溶液中的化学势高于它在浓溶液中溶剂的化学势,稀溶液中的溶剂分子会自发地透过半透膜向浓溶液迁移,如图1.2所示:。P|HMnI-7tLjcs坏含11?2&巧I?拍。咖iweTj細1)産gJKw彻巧12图.反渗透原理等温条件下浓溶液(相1)中溶剂的化学势为:=+灰如A。,,+喘,i為,稀溶液(相2)中溶剂的化学势为:"=片+脚虹。+知!,2"邸2式中和乂分别是溶液(相1和相2)中溶剂的化学势和标准化学势;民是气体常数;T是温度;A是溶剂活度;K是偏摩尔体积;是溶液(相1和相2)的压力。=令A,即渗透达到平衡如图1.2(b)所上式可得(假设溶剂,由,A;示][,分子偏摩尔体积基本不变):欠r-=-=方(虹口In口()A-,2巧K,化K-A巧式中流体压差(&。巧)设为一2如膜的侧为纯溶剂,即a(相),则式为:,胖A、A=虹幻;r,j,iV’i一一如果向浓溶液I侧施加拒力p;,贝j-=-=欠r化。n。-A片I)+兄1。Kp巧P),"YPU.HK.im等人采用反渗透膜法对高浓度硝氮废水进行脱氮处理,实验结果6
硕±学位论文光伏废水处理工艺试验研究得到硝酸盐的去除率为99%W上。反渗透水处理设备,占地面积小,自动化程度高。操作压力,H值,流速,维修更换简单,可用于大规模的连续水处理系统pPS231]。1化31(13和操作温度对膜表面的操作条件,将直接影响反渗透膜11等人研究了不同pH值条件下反渗透法对硝酸盐去除率的影响,分析静电作用对其去除规律影响。在反渗透膜分离过程中,膜的机械截留和溶质和膜之间的物理和化学相互作用,反渗透膜的污染是不可避免的,导致过滤阻力増大,膜渗透通量下降。膜污染己经成为限制膜分离技术进一步应用的瓶颈问题膜污染可分为微生物吸附和生长污染、有机物吸附污染、胶体及颗粒物聚集污染和无机盐沉淀污染4种类型水质对膜污染因污染物而异:(1)如微生物对膜污染开始是有机物在膜面吸附,改变膜表面形态,么后微生物被吸附到膜面并在膜面生长。(2)有机物如蛋白质等对膜污染主要是有机物与膜形成氨键吸PS1附于膜面导致膜通量下降。(3)如氨氧化铁、珪酸等无机胶体,通常彼截留,P93在膜面,构成半胶束或双分子层的污垢致使膜污染。SangyoupLee等指出膜污染受胶体颗粒间及胶体与膜间双电层排斥和穿透压共同作用。(4)低溶解性无机盐,如碳酸巧,硫酸巧,碳酸领等无机盐在膜表面的浓度大于溶度积,在膜表;面结晶析出,在膜表面的沉积。这些物质堆积在膜表面的沉积,会通过降低PU32[]脱盐率下降导致反渗透膜。膜污染大大降低工艺反渗透水处理效率。因此反渗透膜工艺的正常运转需要较为严格的预处理措施一般采用传。反渗透预处理统的多介质过滤器,活性碳过滤器,软水器,精密过滤器,工艺流程长,操作复杂,和超滤膜可用于反渗透膜的预处理提供了很好的效果,超滤可去除废水中大部分的浊度和有机物,降低反渗透膜的污染,提高反渗透膜的通量,降低反渗透P3:!压力,降低膜工程运行成本。对于反渗透膜法,过低的废水回收率会使产水量降低,造成水资源浪费。但随着反渗透膜法废水回收率的升高,浓水中难溶盐物质的过饱和度达到结晶极限,便会在膜上沉积而造成膜污染巧离子是反渗透膜的化学污染的主要成。分,和废水回收利用率高,更容易在浓水中的巧沉淀和膜污染引起的膜污染阻垢剂可W使不溶性盐的过饱和度増加,,减缓不溶性盐垢但阻垢剂用量和规模效应不呈线性关系,与内容不可去除不溶于水的盐类物质,因此膜系统回收率提高pg一程度有限张雅君等人研究发现,,在定的情况下加入阻垢剂阻垢剂能抑制不溶性盐垢,但回收率高,更容易在浓水中的巧沉淀和膜污染,当反渗透膜P73系统回收率超过70%时,巧离子开始在浓水侧膜上结垢造成膜污染。民油ard等研究发现采用巧沉淀加速结晶对浓水加速软化,使浓水中巧离子的去除率达到90%W上,可提高反渗透膜系统对低盐度咸水的回收率,其废水回收率可达到一95%。:U固体颗粒种巧沉淀加速结晶是种新型的化学沉捷技术,其特征在于t7
1绪论硕±学位论文子促进沉淀结晶沉淀反应,快速沉降的固体杂质,加速馬核出现的作用,使工艺时间大大缩短,该技术将传统化学沉淀中的凝结、絮凝、泥水分离、污泥脱水四一步合为步实现。巧沉淀加速除垢技术的结晶己被用来防止对碳酸巧垢的热水系统,其特点是将条料在容器的结垢趋势诱导晶晶,当热水流经该装置,污染物质主要包含沉积在粒状的固体晶种一,水不再仅仅是个小污染或结垢。但目前采用钩沉淀加速结晶对高硝氮废水的浓水加速软化W提高废水回收率的研究还尚未见报道。1.2丄4蒸发浓缩技术H效蒸发器脱盘法是利用浓缩结晶系统将废液中的无机盐通过蒸发的方式加去除的方法。H效蒸发技术的开发应用,为回收硝酸盐氮W达到资源化奠定’了基础。H效蒸发器是由H蒸发器串联连C接,低温(90)加热蒸汽首先,包括废蒸汽加热二效果比第一,通过引入二效作为加热蒸汽产生,废液效蒸发湿度低,重复这个过程直到最后的效果一。第效凝水返回热源处,其它各效凝水汇集后作为淡化水输出一,份的蒸汽投入,可蒸发出多倍的水出来。同时,高盐废水通过第一效果的最终效果又集中,最后效果达到过饱和和结晶,从而实现固液分离盐和水一。H效蒸发海水淡化是个成熟的技术,可W用来处理废水的范围,占地面积小,处理速度快的优点是可实现的,废水中的总氮完全去除。12.2生.物法生物脱氮实质是硝酸盐作为脱氮菌呼吸链末端电子受体而被还原为气态氮的过程。要使生物反应顺利进行,务必为其提供适合的电子供体。异养细茵的大多数生物脱氮是兼性厌氧细菌,顺利进行生物脱氮,必须提供足够的碳源的异养细菌。甲醇,石醇和乙酸是最常用的反硝化作用的碳源,在实际应用中为了反硝39[]化作用的顺利进行而要求碳源过量。近来也有将庶糖、可溶性淀粉用做碳源。薦糖作为碳源,价格便宜,使用方便,但与廉糖作为反硝化碳源容易被溶解氧限制的影响,会比较容易产生亚硝酸盐。生物处理方法虽然拥有高效低耗等特点,但其抗冲击负荷能力差,且会致使出水中残留细苗和有机物,须要有后续处理工艺-。而且生物脱氮法存在脱硝酸盐氮周期长,处理不完全会释放N02N0和,2NOx,易造成二次污染,而且很难深度去除雅酸盐氮。这都限制了生物脱氮技术的应用。1..23反渗透膜的清洗无论采取预处理和操作条件是什么,在实际过程中,浓差极化和膜污染都有,一反渗透膜运行段时间后一,清洁时要使用适当的方法对其进行清洗,来保持定的膜透过通量,延长膜的寿命。目前常用的清洗方法如下。8
硕dr学位论文光伏废水化理工艺试验研究1231...物理清洗物理清洗方法主要是利用机械作用,它的特点是简单易行。物理清洗方法有如下几种。(;0水力清洗主要包括高流速的膜面错流正冲和原料液侧减压的反向冲洗。正冲主要用于破坏浓差极化和带走反冲所冲出的巧染物。,反冲主要除去膜内和膜面的污染物、通常这两种冲洗交替进行,还有振动气水双,W达到最佳水力清洗效果。此外洗法、脉冲法、变方向冲洗等物理水力清洗方法。(2)膜面揽拌经过对膜面物流的攪拌,,使得物流的瑞流程度增大形成薄流层可W减小膜面的污染。揽拌的方法对膜表面的物流加入滿流促进器,揽拌奖与小膜表面附近揽拌等。(3)滤饼机械刮除通过在过滤系统中加入海绵球,橡胶球和其他物质,或在流体鼓入空气气泡,对膜表面的机械侵蚀作用一个典型的例子是海绵球滚动刮滤饼的使,减少污染。用膜表面清洗。管式超滤,即,可W使用清洁海绵球内压管膜液压管道让海绵球膜表面后,机械去除污染物的。该方法适于清洗W有机物胶体为主要成分的表面污染物。1.2.3.2化学清洗化学清洗是较为常用的减少膜污染的重要方法。在实际运行中,对于污染严。重的膜,仅靠物理清洗很难使膜通量彻底恢复,必须借助于化学清洗可选用试剂很多。选择清洗剂时,要考虑到既要能,既可单独使用,又可W组合形式使用。够去除膜污染物,又不至于给膜带来腐蚀作用清洗剂中无机酸主要用来清除无一、机垢,使污染物中部分不溶性物质转变为可溶性物质;强碱主要是清除油脂蛋白、藻类等的生物污染、胶体污染及大多数的有机污染物;璧合剂主要是与污染物中的无机离子络合生成溶解度大的物质,从而降低沉积薄膜的表面和盐和无机污染物的吸附。1.2.3.3其他清洗生物清洗是借助微生物、酶等生物活性剂的生物活动去除膜表面及膜内部的一污染物:。这类方法又可分为两中种类似于化学清洗方法,使用清洗剂清洗,所不同的是此类清洗剂具有生物活性一;另外种则是将生物剂固定通过特殊的方法固定在膜上一,使膜拥有抗污染的能力。还有其他些比较新的清洗方法的报道,将超声和电场引入到系统中。9
1绪论硕±学位论文1.3谋题的研究意义及内容1.3.1谋题的提出及研究意义随着全球人口增加W及社会经济快速发展,传统的煤炭、石油能源储备日益减少,矿物能源终将会耗尽,开发和利用太阳能技术是各国重点发展的方向。虽然太阳能光伏能源是绿色能源,但是光伏电池生产过程仍存在较严重的污染,其中水污染物的排放不可忽视。光伏电池生产主要由多晶珪生产、珪锭镑造、桂片切割一、光伏电池片生产、光伏组件封装五个主要工段构成,不同工段般由不同的企业承担。排放的主要有多晶娃生产废水(主要成分为硝酸、氨氣酸)、種片切割废水(主要污染物成分为聚乙二醇)、光伏电池生产废水(根据工段不同,分为硝酸、氨氣酸废水W及其他酸碱废水)等。太湖流域光伏企业主要为光伏电池生产及组件封装企业,也存在部分切片企业。氮磯污染是太湖富营养化的重要原因。氮、磯的实施严格控制是控制水体富营养化的重要举措。2008年省政府制定了《江苏省太湖流域水环境综合給理实施方案》,明确规定太湖地区实行项目限批制度,停止审批新增氮和磯等污染物。总量的建设项目光伏行业作为新兴产业,而江苏省太湖流域大部分光伏项目均为2008年么后建设,按规定应达到氮磯零排放的要求。而生物脱氮、催化还原等技术均无法实现硝氮废水总氮零排放。蒸发技术可W实现含氮废水的零排放,但蒸汽运行成本较高,需要采用多膜浓缩技术对废水进行过滤浓缩,减少用于后。续蒸发装置的水量,降低运行成本该课题是W国内某光伏企业的生产废水为背景进行的研究-,通过预处理反-浓水蒸发的思路渗透回用,废水经过预处理后,出水采用多级膜组合工艺对废一步提高废水回收率水进行回收,突破现有回收率限制,进,减少用于后续蒸发装置的水量装置产生的浓水进入云效蒸发装置进行蒸发除氮,蒸发产生的残;膜渣作为固体废弃物处置,W此实现废水含氮污染物的零排放。1.3.2研究内容本课题基于预处理/反渗透效蒸发工艺,结合物化沉淀预处理技术,通过研究膜工艺抗污染性能的改善W及多级膜组合工艺,提高废水回收率,减少用于蒸发水量。本论文具体研究肉容包括下几个方面:1、膜法前处理工艺研究。采用加药沉淀的物化方法去除光伏废水中的氣。分析物化沉淀法对太阳能电池生产废水的预处理效果。利用钩离子和废水中的氣离子反应,产生沉淀,使氣离子固化,进入沉淀池进行沉淀,从而去除废水中的氣。通过小试实验,考察巧离子浓度、H值、沉淀时间等因素对除氣效果的影p响;10
硕±学位论文光伏废水处理工艺试验研究一2、膜生物反应器去除氨氮的研究。通过控制反应条件来实现体化膜生物反应器中氨氮的离效去除,考察系统启动阶段W及稳定运行阶段对氨氮的去除效果;一3、级反渗透膜工艺研究。通过反渗透膜王况调节,即优化反渗透膜工艺的运行参数,提高硝酸盐去除率和废水浓缩倍数。具体包括(1)考察反渗透膜工艺的运行参数(运行压力、进水硝酸盐含量、pH值)对硝酸盐去除效果的影响;(2)考察反渗透预涂膜对强化硝酸盐去除率的影响(3)考察废水中巧离子;对反渗透膜污染的影响,针对反渗透浓水中的巧离子,采用巧沉淀加速结晶的方法去除钩离子,通过浓水加速软化来对膜污染进行防控。,即浓水加速软化研究研究筛选出能诱导高硝氮废水中钩沉淀加速结晶的晶种;4、多膜组合工艺集成技术研究。研究多膜组合工艺集成技术,突破现有反渗透膜回收率限制二一一,即采用级海水淡化膜对加速软化后的级反渗透浓水进步处理,筛选出浓缩倍数高,运行成本低的多膜组合工艺。11
2膜法前处理工艺研究硕±学位论文2膜法前处理工芝研究太阳能资源丰富且分布广泛,是21世纪最具发展潜力的可再生能源。然而在太阳电池板的生产过程中,为了提高太阳电池的光吸收率,需要使用HF/HN03酸液体系去腐蚀確片和去磯珪玻璃。,产生了大量的氣离子和硝酸根离子本章分析物化沉淀法对太阳能电池生产废水的预处理效果。通过多次对太湖流域某太阳能电池生产废水取样及监测,测得主要特征污染物氣离子浓度在400-1610mg/L之间。采用加药沉淀的物化方法去除废水中的氣,利用氨氧化巧和氯化巧提供的巧离子和废水中的氣离子反应,产生沉淀,使氣离子固化,进入沉淀池进行沉淀,从而去除废水中的氣,之后为了保证进入反渗透工艺的水质加入碳酸钢除去废水多余的巧。优化运行参数,研究确定工艺条件。2.1实验水样水祥取自太湖流域某太阳能电池生产企业,,测得废水水质指标如表2.1所示实验时根据分析结果配制模拟废水。表一览表2.1生产废水水量水质废水类废水量水质mg/L()2+'^'型t/aHCaNH/NOjS04F()p含氣废2317002-3301080350501610水2.2实验2.2.1实验药品、试剂实验所用到的主要药品、试剂如表2.2所示。表2.2实验药品和试剂生产厂家纯度^氣化钢南京化学试剂有限公司AR硫酸上海凌峰化学试剂有限公司AR稍酸巧上海化学试剂有限公司ARAK氯化锭南京宁试化学试剂有限公司A民氨氧化钢国药集团化学试剂有限公司2.2.2实验仪器及设备实验所用主要仪器及设备如表2.3所示。12
硕±学位论文光伏废水处理工艺试验研究'23表.实验仪器和设备M生产厂家-电子天平20-(PL3)上海梅特勒托利多仪器有限公司冰箱-15(BCD2KADZ)青岛海尔股份有限公司KQ.500E型超声波清洗器昆山市超声仪器有限公司TU-1901双光束紫外可见分光光度升北京普析通用仪器有限责任公司HJ-4A数显恒温多头磁力揽拌器江苏省荣华仪器制造有限公司电导率H、.、p溶解氧多参数测定仪上海雷磁仪器厂便携式氣化物测定仪-93729上海双旭电子有限公司(fl)碳酸盐测定仪-03SJ公司(GDYS1)小天猶仪器有限巧离子浓度测量仪(MP523)上海昂尼仪器仪表有限公司2.2.3实验流程及操作方法太湖流域某光伏企业废水具体处理工艺见图2.1。—-——欄翊■涂急祕池?"老巧恣-隐巧反应池也中贿也-—二级掀苗也图2.1某光伏企业膜法前处理王艺流程图H后CC一通过氨氧化钢调节p,加入al2去除氣离子,经过级沉淀池沉积大部分的氣化巧污泥,为了保证进入后续反渗透工艺的水质,之后加入NasCCb去除废水中多余的巧,通过二沉池沉淀下来,废水流到中和池进行最后的pH检测和氣离子浓度检测。太湖流域某光伏企业污水处理工程是将化学沉淀与絮凝沉淀结合起来。在反应池1中投力日Ca(0H)2,在反应池2中投加CaCl2溶聽主要是由于若单纯的投加Ca(0H)2,则反应生成的CaF2和Ca(0H)2会出现共溶现象,即使投加过量的Ca(0H)2也无法达到较好的氣离子去除效果。而Ca(0H)2与CaCb分步投加,可避免共溶现象的发生,同时由于CaCl2是强电解质,电离产生的巧离子与水中原有的巧离子会产生同离子效应,可使CaP2溶解度降低而析出,増加氣离子的去除效果。13
2膜法前处理工艺研究硕女学位论文2.2.4分析方法巧:EDTA滴定法;氣:氣离子选择性电极法;pH:MP511型pH计;稍态氮:。紫外分光光度法:滴;碳酸根定法2.3结果与讨论2.3.1不同氯化巧浓度对F离子去除率的影巧取6个1L水样,其中F初始浓度1610ing/L,调节班至8.5±0.1,每个水CaCll50r/min的转0min,静置.样投加不同量的2,放在恒温攒拌器下W速揽拌260min之后测定水样中残余的氣离子浓度,其结果如图2.2所示。-10011■■90-多鄰■/證85-/.评I'/占80-■15-1I了00.480.500.520.540.560.580.60Ca/F摩尔比2.2图F去除率随CaCb浓度变化图由图2.2可W看出,随着CaCl2投入量的增加,出水中氣离子去除率逐渐升高一。整个反应过程大致可分为两个阶段,即高效率阶段和低效率阶段。开始由于水样中的氣离子含量高,投加的CaCl2迅速与其反应,生成CaF2沉淀,当Ca/F摩尔比为化5(理论值)时,出水中残余氣离子浓度仍较高;当Ca/F摩尔比小于化57时,随着CaCb加入量的增加,出水中氣离子去除率增加迅速;当CaTF摩尔比达到0.57时(即巧离子过剩量为240in/L),为g,此时氣离子去除率已较高97.14%随着CaCl2加入量的增加去除率増加缓慢。因此,,此后,出水中氣离子优选的Ca/F摩尔比为0.巧。2.3.2不同pH值对F离子去除率的影响取5个1L水样,其中F初始浓度1610mg/L,将其pH分别调节至6、7、8、8.5、9,放在恒温揽拌器下Wl50r/min的转速揽拌20niin,之后均投加等量的CaClCa/F摩尔比达到/L,in,2,使0.57,即巧离子过剩量为240mg揽拌20m14
硕王学位论文光伏废水处理工艺试验研究60min之后2.3。静置测定水样中残余的氣离子浓度,其结果如图所示1001■■?r-/盤/鞠’//山90-■0?_7.07.58.08.59.09.5pH图2.3F去除率随脚变化图由图2.3可H,出水中氣tU看出,当CaCb投加量相同时,随着p值的升高H',HF、HF离子去除率不断升高,这主要是由于在p值较低时氣主要W2等形式2+存化不易与Ca形成CaF2沉淀;随着阳值的升高,形成Ca(OH)2和CaF2沉淀,H为7时,聚成大颗粒沉降下来从而増加出水中氣离子的去除率。当p,出水中氣的去除率可W达到90%左右;当pH达到8时,氣的去除率可W达到93.91%当班分别达到8.5、9、9.5化氣的去餘率差别很小,说明水样中的;氣离子大部分已经去除,pH再升高,对氣离子的去除基本无作用。因此,将pH调至8.5即可。2.3.3F离子去除率随沉淀时间变化过程--■>!100,(i11?\-、80/-98\/F^品ir/\始含-?2。/▼人?-L——————————-0...J.94,,,I10.5..0101.522.5时间化图2.4F去除率随时间变化图15
2膜法前处理工艺研究硕±学位论文..取化水样,其中F初始浓度1610mg/L,将其pH调节至8紅01,放在恒一温揽拌器下W150r/min的转速揽拌20min之后投加定量的的CaCa/F,k使C摩尔比达到0.57,即巧离子过剩量为240mg/L,攒拌20min,分别静置30min、60mi、90min、.120min、150minn后测定水样中残余的氣离子浓度,其结果如图2。.4所示由图2.4可W看出,随着沉淀时间的増加,出水中氣离子的去除率不断升高。起初由于水样中的氣离子含量高,投加的CaCl2迅速与其反应,所随着沉淀时间的增加,氣离子去除率增加迅速;当沉淀时间为2h时,出水F浓度低于10mg/L,去除率达到99.38%,此后随着沉淀时间的增加,氣离子去除率增加缓慢。一这是由于投加CaCl2除氣,生成的C化是种细微的沉淀物,沉降速度很慢,出水中氣离子浓度很难降到lOmg/LW下。沈的静置沉降时间已经达到了很好的处理效果,再延长沉淀时间,水样中残余氣浓度很难再下降。2.3.4不同抓2£〇3对Ca离子去除率的影响90-^.一一圓一參88-/親./盤86-;/鮮-84-/苗■"-801.8221.01.21.41.6.0.2COCa/2+图2.5Ca去除率随巧酸钢浓度变化图废水中巧过量比较高,如果不做处理直接进入到后续反渗透工艺进行处理,。容易导致膜结垢,影响膜的使用寿命为保证膜材料的性能W及安全运行,延长。膜的使用寿命,因此,本节研究了不同碳酸钢浓度对废水中多余巧的去除效果2+取5个1L水样,其中Ca初始浓度200mg/L,pH为8.5,每个水样投加不同量的Na2C〇3,放在恒温攒拌器下Wl50r/min的转速攒拌20min,静置lOmin之后测定水样中的巧离子浓度,其结果如图2.5所示。由图2.5可W看出,随着碳酸巧浓度的增加,巧离子的去除率不断提高。当碳酸根与钩离子摩尔比小于1.6时,随着碳酸巧浓度的增加,巧离子的去除率增加迅速;当碳酸根与巧离子摩尔比达到1.6时,此时巧离子去除率已较高,为16
硕王学位论文光伏废水处理工芭试验研究88.9%当碳酸根与钩离子摩尔比达到1.6后的去除率增加缓慢。;,巧离子2.4本章小结本章分析了物化沉淀法对太阳能电池生产废水的预处理效果。采用加药沉淀的物化方法去除废水中的氣离子、,通过小试实验,考察了巧离子浓度、pH值沉淀时间等因素对除氣效果的影响,W及不同碳酸钢浓度对废水中多余巧的去除情况。结果表明采用加药沉淀的物化方法可有效去除废水中的氣离子,最化运行=条件为Ca/F摩尔比为0.57,pH8.5,沉淀时间为化,此时氣离子的去除率达到9938%.;为了保证进入后续反渗透工艺的水质,考察了不同碳酸钢浓度对废水中多余钩的去除情况,当碳酸根与巧离子摩尔比达到1.6时,此时巧离子的出去率可达到88.9%。17
3膜生物反应器中氨氮的去除研究硕±学位论文3膜生物反应器中氨氮的去除研究光伏废水中含有一定量的氨氮,为了加强对光伏含氮废水的处理研究,本章采用生物法处理。短程硝化反硝化是利用硝化过程中氨氧化菌(AOB)与硝酸tW苗两类细菌性质的不同,将硝化过程控制在亚硝酸盐阶段,然后进行反硝化。与传统工艺相比,该工艺可减少25%需氧量,摸源需求降低40%,污泥产量减。少,减少投碱量它在减少能耗、降低脱氮成本在处理污泥消化液、垃圾(尤其41[]渗滤液等高浓氨氮废水时)具有重要的意义。一种新型膜生物反应器是将膜分离技术与生物处理技术相结合而形成的、高。效的污水处理技术,因其集合众多优点,近年来得到很大的发展本章通过控制各操作参数一,用体化膜生物反应器来对模拟氨氮废水进行处理。系统不仅体现了短程硝化反靖化节省供氧量、减少所需碳源等优点,而且还发挥了膜生物反应器出水水质好、容积负荷高、剰余污泥产量低等特点3.1材料与方法3.1.1实验用水实验采用模拟废水。^^葡萄糖和乙酸轴为碳源,氯化钱为氮源,加入适量碳(酸氨钥调节废水pH,其他组分包括稱酸二氨钟、氯化巧、硫酸镑W及微生物所?m?需的微量元素。废水水质如下:COD175.0350.7g/L、氨氮25.685.1mg/L、1175?8...3。口.微量元素浓缩液组成如下:化2601乂2西0、?68〇47112〇、.H〇..ZnS〇42、MnS〇4H2〇、CuS〇4、CoN〇36H2〇、NH4)M07024分别为0.64、()2(6055、0.23、0.34、0.075、0047..、0.025mg/L。3丄2实验装置及流程一实验装置如图3.1所示。体化膜生物反应器由进水箱和好氧池组成,好氧池材质为有机玻璃,有效容积分别为12、38L,污泥回流比为200%;膜组件为2聚偏氣乙帰(PVDF)中空纤维膜,孔径为0.1Mm,膜面积为0.25m,膜通过蠕i动累抽吸形成负压出水,8mn,,膜出水为间歇式通过自动控制装置控制,出水停2min;底部设有微孔曝气头,通过转子流量计调节曝气量,曝气剪切力也起到一定的防止膜污染和堵塞的作用,在分离过程中不断地用化压空气对膜表面进行吹扫一,根据压力表数值监测膜污染情况,;体化膜生物反应器在水浴中通过温控装置控制湿度。18
硕±学位论文光伏废水处理工艺试验研究辦机—巧力表(出水p回费添。—骄流量计^rQ——1涵f\71"二^震c〕-置li转子流量计X进水箱TJ^Ir化-* ̄ ̄11AItII一CU风机进水累她她一n ̄ ̄ ̄n图3.1实验装置示意图3丄3分析方法COD:重络酸钟法MLSS:重量法氨氮:纳氏试剂光度法亚硝态氮:;;;---石二胺分光光度法N(1襄基)H:MP511型雅态氮;紫外分光光度;p阳计;法DO--:JPB607A型便携式DO测定化TN:;碱性过硫酸钟氧化紫外分光光度法。3丄4污泥接种实验接种污泥取自南京城东污水处理厂二沉池的回流污泥。污泥部分物理性,,3200化左右,状:污泥呈黑色有臭味MLSS在mg,沉降性能很好污泥体积指数(SVI)约为80mg/L。首先将活性污泥进行淘洗,去掉上层漂浮物和下层大块沉积物,,保留颗粒细小的污泥然后把污泥倒入培养装置中进行培养,W模拟含氮废水作为培养基质,接种污泥的接种量为生物反应器有效容积的70%(体积分数)。培养时要控制反应条件,开始时进水氨氮为25mg/L左右,之后进水氨氮逐步增加到80mg/L左右,开始时污泥的活性较低,由于异氧菌的内源呼吸作用,大量微生物死亡,有机氮转化为氨氮,所W造成最初几天的出水氨氮高于进水。随着反应条件和系统的稳定,污泥的硝化能力逐渐提高,虽然进水氨氮浓度逐渐提高,但出水氨氮浓度迅速下降。此时,装置内污泥的外观颜色由暗黑色转为稳褐色。3.2结果与讨论3.2.1系统后动系统启动初期阶段,初始进水氨氮、COD分别约为%、H5mg/L,稳定运行—COD?周后,提高进水氨氮、分别至80、320mg/L左右。该反应器在常温(1819
3膜生物反应器中氯氮的去除研究硕±学位论文°22C卿DO充足(>4mg/:L的条件下运行,每隔Id对系统进水和出水相关指标进)行检测。系统启动初期反应器对氨氮的去除效果如图3.2所示。100— ̄ ̄.丄lOO—一r/‘'A—??*.i?90-/。/人C-\〇-807yX-/。/80一、。/70。.5;义心W60-少-60?^,S50-/户%逃--40—'40P/装'W3〇J/三詔\S!一i2。:-20::;/、。-/\一」一??一*一——?—-破IIT:?->-:W-—WQT?▼W.Q051015202530t/d图3.2系统启动初期反应器对氨氮的去除效果从图3.2,系统启动初期阶段对氨氮有较好的去除效果可W看出。系统启动,出水氨氮和进水基本接近,开始,随着系统的运行污泥的硝化能力逐渐提高,出水氨氮逐渐下降,氨氮去除率随着时间延长逐渐增加。开始时系统在较低进水负荷条件下运行,此后逐渐加大进水负荷,仍然能获得较稳定的氨氮去除率。经过30d,出水氨氮保持在5mg/LW下,氨氮去除率稳定在98%左右。系统启动初期反应器内硝化菌和亚硝化菌数量较少,故氨氮去除效果较差。随着时间的延长,较长的tWSRT为硝化细菌的生长提供了条件,硝化菌数量逐渐增加。膜对硝化细菌的拦截作用使硝化细菌在曝气池内积累,膜的拦截作用本身对氨氮去除并无贡,氨氮在水中是W水和氨离子形式存在献,属无机小分子可自由穿过膜的微孔,该阶段出水W硝酸氮为主,亚確酸氮几乎没有。3.2.2短程硝化的转变W及稳定运行经过了系统的初步启动一,为了实现短程硝化的稳定运行,方面要使反应器一内AOB大量富集,另方面要控制反应条件,将亚硝酸盐氧化菌(NOB)淘洗出反应系统。由AOB和NOB菌群的生理特性可知,AOB的氧饱和常数大于48-49[N畑因此通过控制DO在较低浓度范围A畑的增],,能使殖速率大于N0B;另一H范围不同方面,AOB和NOB最适生长p,而且pH对游离氨的浓度有很S[W大影响?AOB,NOB最适生长pH为7.58.3,最适生长pH在8W上,因此低浓度DO和高进水pH条件有利于AOB的富集和NOB的淘洗,快速实现短程硝化反应器的运行。°?多数研究者认为,在高温(3035C)时维持短程硝化效果较好,在反应过程中控制较高的温度,使AOB和NOB竞争生长,最终成为污泥中的优势菌20
硕±学位论文光伏废水处理工艺试验研究口1种气反应自30d起,该阶段水浴温度由温控装置控制在30。反应过程中?对曝气DO和pH进行在线监控,起初DO为45mg/L,然后通过1周左右的时间由转子流量计控制逐渐降低并最终稳定在1.2mg/L左右,进水pH控制在??8.1。6786、240342m/L的情况下在进水氨氮、COD分别为g,系统转变及稳定运行期间氨氮、COD的变化如图3.3至图3.5所示。、亚硝态氮、硝态氮 ̄. ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄90r■■1001II说\%\:eo^5°.曼:Vv聲40a*-40;/\/%?\舅-V—T-出巧氨级W為30/?/\一?一去除率20-4\-20」〇051015202530t/d图3.3系统转变及稳定运行期间氨氮的变化 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄— ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄60■^.-■I100IiII,^I5。、□?-8。;\|昏I\目3"--|\/■出水鏡.4〇|■出水亚硝态氮教9。、a卞為\J-□-亚硝态氮巧累率霉jU牛‘」。〇051015202530t/d图3.4系统转变及稳定运行期间亚硝态氮和硝态氮的变化3334可1DO的逐渐降低,出水硝态氮急剧从图.和图.W看出,起初0d,随着下降70%,,11d时氨氮去除率仅有%%,,下降了近氨氮去除率也出现明显的下降表明了DO的降低对硝酸菌正常的硝化产生了冲击和押制;相应的出水亚硝态氮上升,亚硝态氮有了初步的积累,维持在4.5mg化左右,此时硝化过程仍然主要一,为全程硝化。当DO降至1.2mg/L并稳定运行段时间后,随着系统的慢慢适应出水亚硝态氮持续升高。由于AOB的氧饱和常数大于NOB,随着时间的延长,AOB逐渐适应了低DO的环境得到增殖,而NOB在低DO环境中处于抑制状态,21
3膜生物反应器中氨氮的去除研究硕±学位论文从而导致AOB所占比例逐渐増大,发生了亚硝态氮的积累。到25d,亚硝态氮积累率达到81%,氨氮去除率也达到了86%,说明系统已形成了稳定的短程硝化过程。—————————400'''II'I1II1I100'〇乂。JV/冬M。■6°語^200—■盏化、-4°-tit巧-去鮮-1008一-20y1I1———I——0■■1■I■I0051015202530/dt图3.5系统转变及稳定运行期间COD的变化从图3.5可W看出COD在300m/L左,该阶段进水g右,出水COD维持在50mg化左右,COD去除率总体保持在80%W上,反应器在低浓度DO和高进水pH条件下仍然保持着很好的COD去除效果。实验在10d时增大了进水COD,但出水COD去除率仍达到了86.7%,说明了该系统的耐冲击负荷较好。系统对COD有较高的去除率主要有3个方面原因:(1)膜组件的固液分离功能使反应器内保持了较高的MLSS;(2)膜组件能截留水中可溶性大分子物质,确保这些物质在好氧池内有足够的停留时间,増多了与微生物的接触机会,从而被反复充分分解,提高了出水水质(3),;膜的截留也有助于某些专性微生物的培养从而提高对有机物的去除率。反硝化化用去除的氛水凯巧出水凱氏驾—^■說农度4化了亨?^出水硝态氛巧度I剩余巧泥中的當気量图3.6系统转变及稳定运行期间氮的物料平衡图系统转变及稳定运行阶段氮的物料平衡如图3.6所示。从图3.6可看出,对于此系统而言,去除进水的氮主要有3种形式:(1)系统出水总氮(2)随剩;22
硕±学位论文光伏废水处理王艺试验研究余污泥排放的氮(3)通过反。此实验着重考察系统短程;硝化作用转变的气态氮。硝化反硝化期间对氨氮的去除效果,所W只对相关指标进行了监测3.3.2反应器的污泥精性观察?LSS增,运行期间系统的MLSS变化如图3.7所示。0lOd,M幅均较大缺氧池从2800m/L上升到3280mg/L,好氧池MLSS从3200mg化上升到5gMLSS—化主要是送段时间微生物代谢能力强直在増长,30d时m。随后至g,缺氧池和好氧池的MLSS分别増加至5710、8210m/L,于是排泥,之后MLSSg下降,原因可能是系统向短程硝化转变期间,由于工艺参数的改变导致反应器内的菌种相互竞争,另外由于系统较长时间不排泥,造成细菌代谢产物和细菌死亡分解产物在系统内积累,也导致了MLSS降低。整个实验过程,虽然MLSS有,且膜出水为间歇式所变化,,但由于曝气量的不足,使得部分泥沉于反应器底部所W膜通量没有明显下降。9000「8000-。7000^:/06000-//—5000至;//\?400055y/30002言一0—0池MLSS—2000-A池MLSS000-1III■.QI.I.I■■■I0102030405060/dt图3.7运行期间系统的MLSS的变化140140■1-o-SV^20-/'M1201\-00-1001\y\又/?扇80-80^\:j6。6。I;^!0400-040、--2020I—■——'—I—0I—-——.—I—■ ̄tII03040506001020t/d38VI的变化图.运行期间SV30和S23
3膜生物反应器中氨氨的去除研究硕±学位论文?运行期间污扼沉降比(SV30)和SVI的变化见图3.8。从图3.8可看出,0mL?20dSV/5m/40dSVI,I由115g降低至7Lg左右,SV30最低降至27%;20,增至1%mUg,污泥沉降性能比较差。污泥沉降性能的下降主要是由于丝状菌膨胀引起的。另外,实验过程中不排泥,细菌代谢产物和细菌死亡的分解产物在系统内累积,导致混合液黏度增大,使硝化菌和反硝化菌的生长受到抑制,从而造成污泥沉降性能变差。对于传统活性污泥法而言,污泥沉降性能变差将直接导致出水水质变差,然而在本实验系统运行期间,送,出水水质并没有因为污泥沉降性能的变差而下降是因为膜生物反应器通过膜分离来实现泥水分离,很大程度上避免了污泥沉降性能改变导致出水水质的改变,但污泥的沉降性能变差将会加剧膜泻染,并最终影响系统运行。3.3本章小结°?(1)系统启动初期阶段对氨氮有较好的去除效果。在常温(1822C巧日DO>4一一充足(mg/L)的条件下,在体化膜生物反应器中对活性污泥经过了段时间的培养,出水氨氮保持在5m/L^下,氨氮去除率稳定在%%左右,出水产物Wgl硝酸氮为主。°(2)在30C、H为8化可i温度为进水p.1的条件下,降低DO至1.2mgU?实现一在体化膜生物反应器中短程硝化的逐渐转变及稳定运行,稳定运行期间,亚硝态氮积累率达到81%,系统对氨氮和COD的去除率均能达到80%1^1上,系统的耐冲击负荷能力较好。(3)整个运行期间可保持较高的MLSS,SV30和SVI相对稳定,膜通量没有明显下降。膜生物反应器具有许多常规工艺无法比拟的优势,为更加高效的污水处理方法开辟了新的前景。24
硕±学位论文.光伏废水处理工艺试验研究一4级反渗透膜工巧研究反渗透技术是近几十年来兴起的水处理技术,具有高脱盐率、环保、适应水质范围广等特点,并且可W实现自动化,运行管理比较方便,广泛用于地表水回用、废水回用、海水淡化等领域。反渗透是利用反渗透膜只能透过水而不能透过,>1,溶质的选择透过性!^膜两侧静压差为推动力克服溶剂的渗透压,使溶剂通过反渗透膜来实现对液体混合物进行分离的膜过程。因此,反滲透过程必须满足两一一一个条件:种高选择性和高透过率(二是操是有般是透水)的选择性透过膜;作皮力必须高于溶液的渗透压。在实际的反渗透过程中膜两边的静压差还必须克服透过膜的阻力。本章是在经过膜法前处理后,,通过反渗透膜工况调节即优化反渗透膜工艺的运巧参数,提高硝酸盐去除率和废水浓缩倍数。具体包括(1)考察反渗透膜工艺的运巧参数(运行压力、进水硝酸盐含量、H值)对硝酸盐去除效果的影p响;(2)考察反渗透预徐膜对强化硝酸盐去除率的影响;(3)考察废水中巧离子对反渗透膜污染的影响,针对反渗透浓水中的巧离子,采用巧沉淀加速结晶的方法去除巧离子,即浓水加速软化研究,通过浓水加速软化来对膜污染进行防控。研究筛选出能诱导高硝氮废水中巧沉淀加速结晶的晶种,探索不同晶种,不同pH值及其投加量对巧离子的去除规律。4.1实验水样水样取自太湖流域某太阳能电池生产企业经过预处理除氣和氨氮的废水,测4得废水水质指杨如表.1所示,实验时根据分析结果配制模拟废水。4一表.1预处理后光伏废水主要水质览表废水类型水质m/L(g)-2++—-pHK)/CaNH4N03so/F-<<预处理后89<180<14001010光伏废水4.2实验4.2.1实验药品、试剤及材料。实验所用到的主要药品、试剂如表4.2所示25
一4级反渗透膜工艺研究硕±学位论文表4.2实验药品和材料生产厂家纯度^氣化钢南京化学试剂有限公司AR硝酸巧上海凌峰化学试剂有限公司AR盐酸南京化学试剂有限公司AR碳酸巧南京宁试化学试剂有限公司AR硫酸巧国药集团化学试剂有限公司ARAK硫酸袖成都市科龙化工试剂厂AK氯化镑南京宁试化学试剂有限公司AR氨氧化轴国药集团化学试剂有限公司4.2.2实验仪器及设备实验所用主要仪器及设备如表4.3所示。表4.3实验仪器和设备M生产广家203-电子天平。以)上海梅特勒巧利多仪器有限公司TU-1901双光束紫外可见分光光度计北京普析通用仪器有限责任公司HJ-4A数显恒温多头磁力揽拌器江苏省荣华仪器制造有限公司pH、溶解氧多参数测定仪上海雷磁仪器厂(CD-3电导率仪10)泰州市诚倍教学设备有限公司巧离子浓度测量仪MP523型上海昂尼仪器仪表有限公司扫描电子显微镜JSM-6480LV型日本电子公司4.2.3实验流程及操作方法。反渗透水处理工艺流程如图4.1所示M織浊M全白动这滤潘活隹炭过滤施iIH增医系hH精密过鱗M全自动i滤縫IT1反滅费潇系统药滅申闽猶-獻渗繼H致備H中闽絲齡觀杀着拥4图.1反渗透水处理工艺流糧26
硕±学位论文光伏废水处理工艺试验研究经膜法前处理后的光伏企业生产废水,在经过反渗透的预处理工艺后,可1^^很好的控制废水中的悬浮物质含量,然后进入到反渗透系统中。反渗透的产水进一二入回用水池,产生,段反渗透的浓水经过浓水加速结晶后进入段反渗透系统少量的浓水进入到H效蒸发设施中,蒸发产生的残渣作为固体废弃物处置,整个过程中不排放水污染物。4.2.3.1反渗透预处理工艺反渗透预处理工艺由石英砂过滤器+活性炭过滤器+保安过滤器+UF组成。(1)石英砂过滤器:W成层状的砂为床层,床的顶层由最轻和最粗品级的椅料组。,水成,而最重和最细品级的材料放在床的低部其原理为按深度过滤中较大的颗粒在顶层被去除。从而使水质达到,较小的颗粒在过滤器介质的较深处被去除一一-。02粗过滤后的标准砂粒粒径般为.51.2inm,不均匀系数为。当设备运行个周期后,必须进行反冲洗。整,因为截留悬浮物使过滤阻力增大,影响过滤能力个操作运行在PLC的控制下。,通过控制气动阀按设定的程序进行动作(巧活性炭过滤器;其工作原理主要是利用活性碳的吸附机理,引起吸附的主要原因在于溶质对水的疏水特性和溶质对固体颗粒的高度亲合力一原因主要由;另溶质与吸附剂之间的静电力、范德华引力或化学键力所引起。利用活性炭的吸附作用除去有机物及H2S、S〇2、NH3、C12等异臭味,W防止后级反渗透膜受其氧一化,进,同时还吸附从前端泄漏过来的小分子有机物等污染性物质步降低反渗透进水的SDI值W及浊度。3保安过滤器:滤芯式保安过滤器在反渗透系统中是必须的,它对膜及高压累()起保护作用<m1m。过滤器应装有皮力表,其孔径最化要求Su,最好能选用p,W判断滤芯污染情况。4.2.3.2反渗透处理工艺反渗透系统的主要作用是脱除水中的盐分,保证出水的含盐量符合回用要、求。反渗透系统主要包括;R0供水系R0増压柔、保安过滤器、高压累、能、、量回收装置反渗透膜堆,此外还包括阻垢剂加药系统膜清洗系统及自动控制部分。立式多级离也粟一(1)高压粟:采用的是,它是个反渗透系统的核也设备,提供足够的压力来满足装置达到了原水的反渗透膜元件的额定流量。为了保证高压累的安全运行,高低压保护开关分别安装在系的入口和出曰。(2)反渗透膜:实验研究所用H种反渗透膜的型号分别为①美国FS流体膜的2--3%%181250有效膜面积.5m聚醜胺复合膜,脱盐,用,型号为TFC,率大于30HR-4040苦咸水反渗透膜于小试实验;②陶氏F正MTECTMBWLE,脱盐率27
一4级反渗透膜工Z研究.硕±学位论文大于99.5%,符合当前反渗透膜工业界公认的性能最稳定、产水水质最高的反渗ECTMSWE-4040,用于中试实验30HRL透元件标准;③陶氏F正MT海水淡化27.9,.,反渗透膜,有效膜面积m脱盐率大于997%用于中试实验;42实验室小试反渗透系统装置如图.所示,中试实验装置如图4.3所示:「欄图4.2反渗透实验装置图'?--fXi.J:'巧确鶴飄'"'喜^.1自、r-t古*藥‘u.i^MUl图4工艺集成装置图.3中试膜组合(3)反渗透清洗系统:在反渗透膜组长期运行后,会受到些难W冲洗掉的污染,如长时间的微量盐分结垢和有机物的累积,而造成膜组件性能的下降,所需要用化学药品进行清洗一,W恢复其正常的除盐能力。反渗透清洗系统由台清洗药箱一、台不镑钢清洗累、过滤器、流量计和配管等设备组成。42..3.3浓水加速软化在烧杯中加入适量民0浓水,开启揽拌器,转速控制到250r/min,加入NaOHH值一溶液调节,之后加入适量的晶种量,启动计时器,定速揽拌90minp,每隔定时间取样测量巧离子,确定最佳条件。28
硕±学位论文 ̄光伏废水处理工艺试验研究4.2.4分析方法;EDTA滴定法:H巧;MP511型Hit:;氣氣离子选择性电极法;pp;硝态氮紫外分光光度法:滴定法:;碳酸根;电导率电导率仪。4.3结果与讨论4—.3.1级反渗透膜操作参数对稱氮的去除研究4.3丄1不同的反渗透膜运行压力对膜纯水通量的影响美国TFC反渗透膜和陶氏反渗透膜在不同运行压力下,膜的纯水通量变化如图4.4和图4.5所示。50-/…/40-3/?/-是1.5/去X/,。-?;.2/a/.2。:醒。.9|/贵S’….;0.6//J?0.050.015110.50.200.20.3002468102压力/M化压力/bar44图.TFC膜的纯水通量随压力的变化图图4.5陶氏膜的纯水通量随皮力的变化图由图可W看出,随着操作压力的提高,膜的纯水通量不断的提高。美国TFC反渗透膜为小试试验装置所用膜,通量相对较小,随着操作压力的増大,传递推动力增大,进而产水通量增大。在膜污染的前后,通过对膜纯水通量的测试比较,可W看出膜污染的情况。在高操作压力下,膜表面污染物积累较快,形成污染层,对膜的透水性能产生影响;同时压力过高,单位能耗大。为了保持出水的稳定和减缓膜的污染,结合产水通量的情况025MPa和,后续的操作压力分别选擇.lObaTc42.3丄不同的进水硝酸根含量对硝酸盐去除率的影响配制不同硝酸根含量的模拟废水,调节pH至7,在反渗透装置中进行脱硝酸盐的实验,美国TFC膜、陶氏BW苦咸水反渗透膜和陶氏SW海水淡化反渗透膜对硝酸盐去除率的关系分别如4.6、4图.7和4.8所示。从图中可W看出,配水调节硝酸盐的量控制进水硝氮浓度,不同浓度下实测硝酸根浓度有不同,总体来说,经过膜法前处理即去除氣离子后,随着溶液中硝酸根含量的增大,反渗透膜对硝酸盐的去除率逐步降低。其中,TFC膜的脱氮效果最差,当进水硝酸根含量为lOOOm/L时,其对硝酸根的去除率为67.1%g;29
一4级反滲透膜工芝研究硕±学位论文巧■80-\fer\盤70-鴻■65-州-4006008001000120014001600NCm/Lyg4FC-图.6美国T膜硝酸盐去除率随进水硝酸根含量的变化图卵100.11於.95-。\?撕-冲坤如-X巧.70'抓'080010001200140016005Mlooo15002000250030003500N〇/mg/LNOm/L3/g4--图.7BW膜硝酸盐去除率变化图图4.8SW膜稚酸盐去除率变化图陶氏BW苦咸水反渗透膜相对TFC膜对硝酸盐的去除率有所提高,陶氏SW海水淡化膜的脱氮效果最佳,当硝酸根含量从400mg/L增加到3500mg/L,陶氏SW膜对一直保持在90%W上-400是目前世界上最先硝酸盐氮的去除率。陶氏SW30HRLE进的海水淡化膜元件,同时具有高产水率和脱盐率,因而能使淡化高含盐量进水的系统制水总成本最低。4.3丄3不同的进水pH对硝酸盐去除率的影响在硝酸根含量为:750mg/L时,配制不同pH值的废水,在反渗透装置中进行脱硝酸盐的实验,美国TFC膜、陶氏BW苦咸水反渗透膜和陶氏SW海水淡化反渗透膜在不同pH下对硝酸盐去除率的关系如图4.9所示。由图可W看出,随着溶液pH的不断增大,反渗透膜对硝酸盐的去除率是逐。步升高的由于pH对反渗透膜影响较大,采用的陶氏膜的运行pH必须控制在4-11之间,总体来说,经过膜法前处理即去除氣离子后,随着溶液中pH值的增大,反渗透膜对硝酸盐的去除率也是逐步增大。且pH会改变反渗透膜表面的荷电性质和孔径大小,还会通过影响溶质的存在形式来影响溶质与反渗透膜的相互30
硕±学位论文化伏废水处理工艺试验研究—100==^eil1■-90抑曼;/?-?巧-一?说-/一—巧仁膜-A—50-/技W膜/-■—SW薇-?40..I116789pH4-H的图.9不同类型反渗透膜硝酸盐去除率随进水p变化圍作用,上图可W看出,溶液pH在8左右,反渗透对硝酸盐的去除率最佳。其中,TFC膜的脱氮效果最差在i)H为8时,贿酸根的去陈率仅为61.1%;陶氏BW苦咸水反渗透膜相对TFC膜对硝酸盐的去除率有所提高,陶氏SW海水淡化膜的脱氮效果最佳,当硝酸根含量为750mg/L,溶液押在8化陶氏SW膜出水的贿酸根含量为5.5mg/L,对硝酸盐氮的去除率为上。4.3.2反渗透预涂膜的研究考察反渗透预涂膜对强化硝酸盐去除率的影响。反渗透膜元件是美国FS流--/体膜的聚醜腺复合膜,为卷式膜元件,型号为TFC181250,出水量50加仑24小时一种高水溶化低分子量,脱盐率%%左右。聚丙稀酸树脂乳液(PAA)是的高效阻垢分散剂,,可在城性和中等浓缩倍数条件下运行而不结垢因其能使晶体的晶格发生崎变、、憐酸巧,从而阻止微晶体的生长。它对碳酸巧垢硫酸盐垢垢等都有优良的阻垢分散作用。阳离子聚两帰树脂乳液的基本特性是聚合物表面带有正电荷,它不仅有利于带负电荷表面的中和、吸附和粘合,而且还具有杀菌、防尘和抗静电作用,因而被广泛地用来作高吸水性树脂。对复合膜进行表面改性,能够调控、优化复合膜的分离性能,而不对原有结构造成破坏,对于提高抗汚染一性能、改善表面亲水性和荷电性具有良好的效果。PAA是种常用的分散剂,除用于循环冷却水系统作阻垢分散剂使用外,还广泛应用于造纸和纺织、印染、陶瓷、徐料等行业。通过改变聚丙賺酸树脂乳液的浓度,获得了具有不同涂层浓度的改性RO膜。下面考察了不同操作条件(不同pH、不同进水贿酸根浓度、操作压力、不同涂层浓度)下改性、未改性的反渗透膜对光伏废水中贿酸根的处理效果。31
4一级反渗透膜工艺研究硕±学位论文4.3.2.1不同pH条件对预涂层民0膜硝酸盐去除的影响在硝酸根含量为750mg/L时H值的模拟废水,在反渗透装置中,配制不同p进行脱硝酸盐的实验。研究原始TFC膜和预徐层TFC膜(2.5mmol/L)对滿酸根的去除率,结果如图4.10所示。 ̄ ̄ ̄■抑-:70/蔓■*如-I/帮'/50-//原始膜—^40-/"*?1■,IfI6789阳图4.10原始膜和涂层民0膜在不同H下对硝酸根的去除率p3一由图.10可W看出C,具有定涂层浓度的改性TFC膜比原始TF膜在不同pH下对硝酸根的去除率均有所增加,在pH为8的时候,改性TFC膜对硝酸根去除率为82.5%,比原始町C膜増加了18%左右。4.3.2.2不同硝酸根浓度对预徐层RO膜硝酸盐去除的影响抑1'■80-\^70-部■如--A—原始膜—■—檢后膜6008001000120014001600硝酸根/mg/L图4.11原始膜和涂层膜对不同硝酸根的去除率分别配制硝酸根浓度为500、八0、1000、1250、1500mg/L的模拟废水,在此条件下研究原始膜和涂层膜(2..5imnol/L)对硝酸根的去除率,结果如图411所示。由图一4.11可W看出,具有定涂层浓度的改性TFC膜比原始TFC膜对不32
硕±学位论文光伏废水处理工艺试验研究/L,同硝酸根的去除率均有所增化,在硝酸根浓度为750mg的时候改性TFC膜对稚酸根的去除率为86%,比原始TFC膜增加了15%。43.2.3不同压力对预涂层R0膜硝酸根去除率的影响配制硝酸根浓度为800mg/L的模拟废水,在此条件下研究不同压力下原始。膜和涂层膜(2.12所示.5mmol/L)对硝酸根的去除率,结果如图490-80-寒70-?盤60-/帮/50-/涂后膜-40A一^-30.0...0.7..10.20.304050608压力/M化图4.12原始膜和徐层膜在不同压力下对硝酸根的去除率一TFC膜在不.口可W看出由图4,具有定涂层浓度的改性TFC膜比原始>a同压力下对硝酸根的去除率均有所增加,在压力为〇.4MI的时候,改性TFC膜对硝酸根的去除率为63.5%,比原始TFC膜増加了16.7%。4.3.2.4不同涂层浓度对预涂层RO膜硝酸根去除率的影响-100撕./冬/t孤./垫却.户70-/./丄■■'"60广I■??■IIII?012345涂層浓度(mmol/L)图4.13不同徐层浓度TFC膜对硝酸根的去除率配制贿酸根浓度为750mg/L的模巧废水,在此条件下研究不同PAA浓度下TFC膜对硝酸根的去除率.13,结果如图4所示。由图可W看出,TFC,随着改性溶液中涂层PAA浓度的増大反渗透膜对硝,而且当酸根的截留率相应増加,但会导致反渗透膜的膜通量有所下降涂层浓度33
-硕±学位论文4级反渗透膜工芝研究从3l/5mmol/L.5mmaL增大到时,硝酸盐氮去除率增加程度减缓,改性TFC膜对硝酸根去除率提局到93%左右。42S.3..不同反渗透膜徐层对硝酸盐去除率的影响C反渗透膜、通过聚丙帰酸树脂乳液徐层,分别获得了MA预徐膜改性TF陶氏BW30HRLE反渗透膜和陶氏SW30HRLE反渗透膜,并对除氣后的高硝氮光伏废水进行处理,其硝酸盐氮去除率的比较结果如下图4.14所示。1DDn原始民0膜胃预涂R0膜155?巧i:iIIJBiiITFC膜陶氏BW腹陌氏SW膜图4.14不同反渗透预涂膜对硝酸根的去除效率图由图可,王[^1看出,经过?乂乂预涂膜改性后种反渗透膜对硝酸盐的去除率得到了不同程度的提高。其中硝酸根含量为750mg/L时,美国TFC反渗透膜的硝酸盐氮去除效率提高了近20%,陶氏BW苦咸水反渗透膜的硝酸盐氮去除效率提高了近10%,由于原始陶氏SW海水淡化膜的硝酸盐氮去除效率已高达96%W上,经过PAA预涂膜改性后的SW膜对硝酸盐氮去除率仅略微提高。43..26SEM扫描电镜分析采用SM-6480LVJ型扫描电子显微镜观察反渗透膜改性前后的表面形态结6,扫描电镜放大倍数为10000倍结果如图4.15和图4.1所不。构并进行表征,—r羽*圓*>,'一,"','中g?LI二4.15民041民0膜图原始膜图图.6聚丙婦酸树脂乳液綠层34
硕±学位论文光伏废水处理工艺试验研究比较两图的电镜照片可W看出,未改性的R0膜表面呈现典型的叶片状突起结构,其中含有少量的环状突起结构;改性后R0膜的表面与改性前相比并有明显的变化,改性后的R0膜表面形成了聚两稀酸树脂涂层,其竣基能和废水中的硝酸根产生静电排斥作用,提高了R0膜对硝酸盐氮的去除效果。4?义3浓水加速软化研究反渗透技术在应用过程中遇到的最大问题之一就是膜污染,反渗透膜的污染不仅降低了系统运行的经济性一,而且也成为影响反渗透技术进步推广的关键。无机盐垢一(碳酸巧,硫酸巧,等)是反渗透膜在实现高回收率方面的个严重障碍。为实现多膜组合工艺废水回收率要求不低于90%的目标,因此,分别考察废一水通过级反滲透直接浓缩倍数3倍和浓缩10倍时膜污染的情况。实际废水取自太湖流域某光伏企业预处理后废水,用反渗透膜对实际浓水连续循环浓缩,测试反渗透装置渗透液流量和巧离子含量情况。。.当实际浓水循环浓缩至巧.3%,即淡水为66.7%巧离子浓度比例如表44所示。表4.4浓缩3倍时钩离子含量情况2+体积mlCamg/LCa质量mgCa百分比进水420080336100%.淡水28008.62427.2%浓水1400177.1247.973.8%可W看出,实际浓水循环浓缩至原水的33.3%,即浓缩倍数这到3倍时,有约19%的Ca沉积于反渗透膜上。而当循环浓缩至10.8%,即淡水为89.2%,钩离子浓度比例如表4.5所示。表4.5浓缩10倍时巧离子含量情况"体积mlCamg/LCa质量mgCa百分比进水415080332100%370082.淡水.93.899%浓水450296.6133.440.2%可W看出,浓水循环浓缩至原水的10.8%,即浓缩倍数达到10倍时,膜污99%染严重,约4.的Ca沉积于反渗透膜上。用反渗透膜对废水进行浓缩,Ca离子对膜的污染比较严重,因此,研究浓水加速软化对膜污染的防控十分必要。下面研究所用水样是一级反渗透回用率65%时的浓水,针对反渗透浓水中的巧离子,采用巧沉淀加速结晶的方法去除巧离子,即浓水加速软化研究,通过浓35
4一级反渗透膜工艺研究硕±学位论文水加速软化来对膜污染进行防控。研究筛选出能诱导高硝氮废水中巧沉淀加速结晶的晶种。4.3.3.1不同的晶种对Ca离子去除率的影响分别投加7g/L的碳酸巧、硫酸巧、稱酸巧、蒙脱±、珪藻王和石英砂晶种于实际民0浓水中,控制揽拌速度为250r/m虹,每个15min取样,测定巧离子的变化情况。实验过程中发现硫酸巧、蒙脱±和稱酸巧加入民0浓水中,发生了硫酸巧、蒙脱±和稱酸巧的溶解,使溶液中巧离子浓度反而增大,因此,硫酸巧、磯酸巧和蒙脱±不适合做此浓水加速软化晶种。不添加晶种、添加硫酸巧和碳酸巧晶种对巧离子去除效果随反应时间的变化如图4.17所示,纵坐标Ca/Ca〇表示巧离子浓度的变化。…'*-4-0?m■3-.5-?3-CaS〇,04?无-吕2.532-古'。-1.5-1?〇琴々Vm.、,-?-0-.5?——^,-L————0,..0,1,,,020406080100反应时间/rain图4.17不同晶种的Ca离子化速软化图1由图4.7可知,民0浓水在放置过程中,即未投加晶种的空白溶液,巧离子浓度有捏微的减少;添加硫酸巧晶种会使溶液中巧离子浓度反而增大,反应40min时,巧离子浓度从270m/L增加至810m/Lg,因此不适合做晶种验过g;实程中发现碳酸巧、石英砂和枉藻±加入民0浓水中,均能对Ca离子的结晶起到效果,但珪藻±和石英砂对Ca离子的结晶效果较小,相比之下,碳酸巧做晶种对巧离子的去除效果更加好,反应时间为90min时,巧离子的去除率达到72%,故后续实验均采用碳酸巧做晶种。4.3.3.2不同投加量对Ca离子去除率的影响选取碳酸巧做晶种,控制揽拌速度为250r/min,分别投加不同量的碳酸巧晶种于实际RO浓水中,加速软化效果如图4.18所示。36
验研究硕±学位论文光伏废水处理工艺试-11.04-5g/L0.8.V、?7g/L)\。-10/L一gr、、0"V0.6.、'。:?0-\.4'■4-―化2-'-三二.,—二二'■—■--—''0■1I'.0111020406080100反应时间/min图4.18不同投加量的Ca离子加速软化图由图4.18可看出,随着碳酸巧晶种投加量的増加,民0浓水中巧离子的结晶速度和效果越来越好,其与巧罔子的结合机会就越局,巧,这是由于晶种越多结晶率就越高,但投入量过高是对结晶效果没有明显的提升,当碳酸巧晶种投加lO/L应时间为90m83.3%。因此,综合考虑量为g,反in时,巧离子的去除率为种投加量为lO/L。结晶效果和经济因素,确定最佳碳酸巧晶g4.3.3.3不同pH值对Ca离子去除率的影响250r/m虹lO/L,投加碳酸巧调节实际RO浓水的班值,控制揽拌速度为g晶种于浓水中,加速软化效果如图4.19所示。-1.01?0--8V'▼H5p8..9〇?pH.5*▼pH.-105置0,6'a-0.4.、.0-—.三!?:*占"''0'■'.01II10204日6080100反应时间/min41a图.9不同pH的C离子加速软化圏9,巧离子的结晶效果不断提由图4.1可W看出,随着艮0浓水押值的升高.5%高并最终趋于平衡H8.5增加到9时,巧的去除效率从63。当溶液的p值从9.5增加到10.5,増加到83%;当溶,巧离子的结晶效果増加比较明显液的阳值从37
一4级反渗透膜工艺研究硕±学位论文巧的去除效率从83%增加到87%,巧离子的结晶效果没有明显的提升。因此,。综合考虑结晶效果W及生产成本,控制pH为9.5左右44.本章小结本章是在经过膜法前处理后,通过反渗透膜工况调节,即优化反渗透膜工艺的运行参数,提高硝酸盐去除率和废水浓缩倍数。具体包括反渗透膜工艺的运行参数(运行压力、进水硝酸盐含量、pH值)对硝酸盐去除效果的影响;反渗透预涂膜对强化硝酸盐去除率的影响;废水中巧离子对反渗透膜污染的影响,针对反渗透浓水中的巧离子,,采用巧沉淀加速结晶的方法去除巧离子研究了能诱导富硝氮废水中巧沉淀加速结晶的最佳晶种、不同pH值及其投加量对巧离子的去除规律。结论如下;(1)随着操作压力的提高,膜的纯水通量不断的提高,综合考虑出水的稳定和减缓膜的污染,结合产水通量的情况,小试和中试实验后续的操作压力分别0.25MPalObar。选择和(2)经过膜法前处理即去除氣离子后,随着溶液中硝酸根含量的增大,反渗透膜对硝酸盐的去除率逐步降低,TFC膜的脱氮效果最差,当进水硝酸。其中根含量为lOOOm/L时,其对雅酸根的去除率为的.1%陶氏BW苦咸水反渗透g;膜相对TFC膜对硝酸盐的去除率有所提高,陶氏SW海水淡化膜的脱氮效果最佳,当硝酸根含量从400mg/L增加到3500mg/L,陶氏SW膜对硝酸盐氮的去除一率直保持在90%W上。(3)随着溶液pH的不断増大,反渗透膜对贿酸盐的去除率是逐步丹高的。溶液pH在8左右,反渗透对硝酸盐的去除率最佳。其中,TFC膜的脱氮效果最差,在pH为8时,硝酸根的去除率仅为61.1%;陶氏BW苦咸水反渗透膜相对TFC膜对硝酸盐的去除率有所提高,陶氏SW海水淡化膜的脱氮效果最佳,当硝酸根含量为750mg/L,溶液pH在8巧,陶氏SW膜出水的硝酸根含量为5.5mg/L,对硝酸盐氛的去除率为上。(4)经过PAA预涂膜改性后,在不同操作条件(不同pH、不同进水硝酸根浓度、操作压力、不同涂层浓度)下,改性的反渗透膜对光伏废水中硝酸根的去除效果都得到了不同程度的提高。在pH为7,进水硝酸根浓度为800rng/L,皮力为0.4MPa,涂层浓度为2.5mmol/L的时候,改性TFC膜对硝酸根的去餘率〇为63.5%,比原始TFC膜増加了16.7/〇。(5)的增娛酸巧做晶种对巧离子的去除效果最佳,随着碳酸巧晶种投加量加,民0浓水中巧离子的结晶速度和效果越来越好,随着民0浓水pH值的升高,/LH巧离子的结晶效果不断提高并最终趋于平衡。当碳酸巧晶种投加量为lOg,p38
硕±学位论文光伏废水处理工艺试验研究;9590nin833%。为.,反应时间为r时,巧离子的去除率为.因此,综合考虑结晶/,。效果和经济因素,确定最佳碳酸钩晶种投加量为lOgL控制pH为9.5左右39
5多膜组合工艺集成技术研究硕±学位论文5多膜组合工芝集成技术研究研究多膜组合工艺集成技术,突破现有反渗透膜回收率限制,即采用二级一海水淡化膜对加速软化后的级反渗透浓水进一步处理,筛选出浓缩倍数高,运行成本低的多膜组合工艺突破现有回收率限制。5.1实验水样水样取自太湖流域某太阳能电池生产企业经过预处理除氣和氨氮的废水,测得废水水质指标如表4.1所示,实验时根据分析结果配制模拟废水。一表4.1预处理后光伏废水主要水巧览表废水类型水质如g/L)-2++'pHPO/Ca職斷so/F-<预处理后89<180<1400<1010光伏废水5.2实验5.2.1实验药品、试剂及材料51实验所用到的主要药品、试剂如表.所示。表5.1实验药品和材料药品生产厂家纯度盐酸南京化学试剂有限公司AR碳酸巧南京宁试化学试剂有限公司ARah氯化较南京宁试化学试剂有限公司A民氨氧化钥国药集团化学试剂有限公司5.2.2实验仪器及设备实验所用主要仪器及设备如表5.2所示。表5.2实验仪器和设备M生产厂家203-电子天平。以)上巧梅特勒巧利多仪器有限公司H;MA数显恒温多头磁力揽拌器江苏省荣华仪器制造有限公司-3电导率仪(CD10)泰州市诚倍教学设备有限公司巧离子浓度测量仪MP523型上海昂尼仪器仪表有限公司扫描电子显微镜-■TSM6480LV型日本电子公司40
硕i:学位论文光伏废水处理工艺试验研究5.2.3实验流程及操作方法一51多膜组合工艺流程如图.所示。小试采用美国TFC膜反渗透膜进行级反一渗透连续循环浓缩实验,并当级反渗透的回收率为66.7%时,再采用TFC膜二级反渗透膜一作为,对加速软化后的反渗透浓水进步回用,并与不经过加速软化的浓水对比考察膜通量的变化;中试考察不同废水回收率时陶氏BW和SW膜通量和淡水电导率的变化一,并采用陶氏BW膜作为级反渗透膜,陶氏SW膜一作为二级反渗透膜,当级陶氏膜反渗透的回收率为60%时,针对浓水进行加速。软化,并与不经过加速软化的浓水对比考察膜通量的变化———一一氣臟透装置*?敦化裝置?申闽水*二象反渗?II邊籍?攘水池回罵图5.1多膜组合工艺流程图5.2.4分析方法铅EDTA滴定法::MP511型电导率:;氣氣离子选择性电极法;班班计;电导率仪。5.3结果与讨论5.3.1小试实验研究5一.3丄1不同回收率对级反渗透膜膜通量的影响一加入实际废水,考察,用美国TFC反渗透膜进行级反渗透连续循环浓缩-1—1.00-.8。\觸化6-婆0-.40-.200010203040506070孤9日废水圆收率/%一图5.2不同废水回收率的级RO膜通量变化图41
5多膜组合工艺集成技术研究硕±学位论文.。膜通量变化情况,如图52所示由图5.2可W看出,随着废水回收率的越大,膜通量逐渐下降,并且膜通量的衰减有先快后慢的趋势,主要是由于在浓差极化的作用下,巧离子、碳酸根离子等会在膜表面富集,随着废水回收率的逐渐増大,富集离子的浓度越来越高,巧离子与碳酸根离子的离子积达到溶度积,在膜表面结晶并沉积,形成无机结垢污染,造成了膜通量的下降,回收率继续増大,垢层逐渐累积,越来越厚,膜通量下降会更厉害,造成了严重的膜污染。,所W要定期对膜元件进行适当的清洗当废水回收率为60%时,膜通量下降到45%;废水回收率为90%时,膜通量已经下降到27%。5.3丄2浓水加速软化对二级反渗透膜膜通量的影响加入实际废水一6%时C,当级反渗透的回收率为6.7,采用美国TF膜作为二级反渗透膜一,对加速软化后的反渗透浓水进步回用。针对浓水进行加速软化,并与不经过加速软化的浓水对比,考察系统总回收率对二级反渗透膜膜通量的影响,如图5.3所示。-1方■辑r\\又号\当^加远软化届\1—T—无加產软化。,:\I'''II1)6070e日901的系统总回收率/%图5.3不同废水回收率的二级民0腹通量变化图由图5.3可W看出,浓水经过加速软化后二级反渗透膜的膜通量相比不经过加速软化的膜通量得到了较大的改善。当系统废水总回收率为90%时水浓,即废缩倍数为10倍时,二级反渗透膜通量仅下降到71%,说明小试实验系统废水总回收率达到90%时,系统仍运行良好。5.3.2中试实验研究5.3.2.1不同回收率对陶巧BW反渗透膜膜通量和淡水电导率的影响加入实际废水,用陶氏BW反渗透膜进斤连续循环浓缩,考察膜通量和淡水电导率的变化情况,如图5.4所示。由图5.4可W看出,随着废水回收率的越大,膜通量也逐渐下降。分析这个42
硕±学位论文光伏废水处理工艺试验研究过程,是在浓差极化的作用下,巧离子、碳酸根离子等在膜表面富集,随着回收率的增大,富集离子的浓度越来越高,,巧离子与碳酸根离子的离子积达到溶度积在膜表面结晶并沉积,回,形成无机结垢污染,造成了膜通量的下降收率继续增大,膜,膜污,垢层逐渐累积,越来越厚,直至将整个膜面覆盖通量下降更厉害?染严重,,所W要定期对膜元件进行适当的清洗。实验过程中发现回收率越大膜污染越严重,当废水回收率为60%时,膜通量下降到65.2%,淡水电导率为— ̄2g600j-—24001.0t/-2200/2綱0-.8/:雖A_抓^18資/-1600/^'■‘m0-6\担1W。口〇〇憂戸/\:去U■-4-浓水电导牽户\)〇1说苦■/800\:/I-0-W.2麵▲600■400""*--'■■■i■..<.■■-iFrmiii<0r2000010203040506070如90100废水回收率/%图5.4不同废水回收率的陶氏BW膜通量和淡水电导率变化图754^is/ms。废水回收率为80%时,膜通量己经下降到%%,淡水电导率为1617xs/ms。|S.3.2.2不同回收率对陶氏SW反渗透膜膜通量和淡水电导率的影响加入实际废水,用陶氏SW反渗透膜进行连续循环浓缩,考察膜通量和淡水电导率的变化情况,如图5.5所示。.500I1.0t严/-400/?>0■,8/■管-3。。|.乂辱/.带\0-=.4/-200筆己1齋三\t1_/巧0-.2一?-/‘。。—,,..4...,1I?■___I_i>■_l-J0UIA4t1I—t1100020304050607080901001废水回收率/%55W图.不同废水回收率的陶氏S膜通量和淡水电导率变化图43
5多膜姐舍工艺集成巧术研究硕±学位论文由图5.5可W看出,随着废水回收率的越大,膜通量也逐渐下降。实验过程中发现回收率越大,膜污染越严重,当废水回收率为60%时,膜通量下降到80%,淡水电导率为187叫/ms,硝酸根为21mg/L。废水回收率为80%时,膜通量已经下降到48.7%,淡水电导率为358ps/ms,硝酸根为47mg/L。5.3.2.S浓水加速软化对二级反渗透膜膜性能的影响采用陶氏BW膜作为一SW二级反渗透膜,陶氏膜作为级反渗透膜,加入一实际废水,当级陶氏膜反渗透的回收率为60%时,针对浓水进行加速软化,并与不经过加速软化的浓水对比,考察系统总回收率对二级反渗透膜膜通量的影响,如图5.6所示。人I\\送戸马屈孩f馬]—^I无化巧巧化I0-.4X"〇三,.,■1,,,閒708090100系巧总回化宰/%图5.6不同废水回收率的二级陶氏民0腹通量变化图由图5.6可W看出,实验过程中发现浓水经过加速软化后,二级反渗透膜的膜通量得到了较大的改善。当系统废水总回收率为90%时,即废水浓缩倍数为10倍时,二级反渗透膜通量仅下降到53%,相对未经过加速软化的二级反渗透。膜,膜通量提高了约1.7倍经过处理出水采用中水回用装置对废水进行回收,经过两段膜装置后,废水可达到90%W上回收率,系统对盐分的去除率可达到上,膜装置产生的浓水进入三效蒸发装置进行蒸发浓缩一,蒸发后的净水可排放或考虑定的用处,蒸发终端浓缩液,为晶体及浓缩液的混合物,可委外处理。5.3.2.4SEM扫描电镜分析下图显示了浓水加速软化前后的碳酸巧晶种表面SEM对比图,可W明显看出,经过浓水加速软化后,晶种表面发生了巧离子的结晶反应,填充了诱晶材料的反应器为结晶反应的进行提供了巨大的结晶表面,因此结晶反应进行的比较迅速,缩短了反应时间。,减小了反应器的占地面积由于膜組件结构特点和运动过程中常采用单向进稱等原因,膜表面的污染层不是很均一的一,对于不均匀的膜表面污垢选择个微小的局部照片来替代整体显-然存在缺陷,采用JSM6480LV型扫描电子显微SEM图可镜,直观的反应膜!44
硕女学位论文光伏废水处理工艺试验研究 ̄-■J'矿■鶴蹲帛傷!鷹A&fx^*'禱攀齡囊:鑛縣攀變變難繁黎夺巧錢寒聲''.-■自:;給咨黎:;1饼被凝1??緣读货'/織續嘴轉彎^寧機.蠻聲彎琴麥垒學寧;/散嗜聲.哪;耀藝!’";::耸;^爲巧r取i潘袭鑛茲龄畫齡鑛鑛没,..?豁:壤蠻帛謹:讓密^雹變彭踏壤追;V舊:;^R繁轉罔5.7加速巧化前晶种图?^,門翁’良?-P-雨1該;臟:,乂:霉鑛觀繫驚沪發!變馨錢?‘'*’?穿郑5-!巧!病'‘-,i:.41'''‘巧'黑rI爭瑶薪一;建!娶:.乎象載誦.;L.廣图5.8加速软化后晶种图表面和横断面孔内典型的污染状况和污染形态,对于膜污染分析来说非常重要。观察有和无加速结晶预处理后二级反渗透膜表面形态结构并进行表征,结果如图5。.9所示.........1中’,?黯鎌燃-巧’'.-..节滋提斩尹.!-?.?、I.;-,..冷;又S、1;.:,;;皆皆卢;-■‘■.r?-嗦菩二妃,擅■粗说,一益:;5.9ROEM(()图膜表面的S图a)无加速结晶预处理;b有加速结晶预处理45
5多膜组合工艺集成技术研究硕±学位论文由图5.9可W明显看出,在无加速结晶预处理条件下,二级反渗透膜表面发生结垢,主要形成无机结垢,,膜通量减小,膜污染严重造成膜孔堵塞;相比之下,经过加速结晶预处理后的二级反渗透膜表面情况要优于无加速结晶预处理的二级反渗透膜,经过加速结晶预处理后,浓水得W加速软化,证明了加速结晶可W明显改善二级反渗透膜的膜污染情况。5.4本章小结(1)不同反渗透膜连续循环浓缩实验表明,随着膜系统回收率的增大,膜90%通量逐步下降,TFC膜的抗污染能力最差,废水回收率为时,膜通量已经27%C膜下降到,陶氏BW苦咸水反渗透膜相对TF膜通量的下降程度有所改善,陶氏SW海水淡化膜的抗污染能力最佳。(2)经过诱导加速结晶的浓水再进入到反渗透浓缩膜进行循环浓缩,使膜系统的废水总回收率达到90%时,即废水浓缩倍数为10倍化二级反渗透浓缩膜的性能依然较高,且膜通量得到了较大的改善,相对未经过加速软化的二级反渗透膜,膜通量提高了约1.7倍。561^[图分析表明,诱导加速结晶可[^^明显改善二级反渗透膜的膜污染情况。G)在无加速结晶预处理条件下二主要形成,级反渗透膜表面发生结垢,无机结垢,造成膜孔堵塞,膜通量减小,膜污染严重;相比之下,经过加速结晶预处理后的二级反渗透膜表面情况要优于无加速结晶预处理的二级反渗透膜,经过加速结晶预处理后,浓水得W加速软化,说明了加速结晶可W明显改善二级反渗透膜的膜污染情况。46
硕±学位论文光伏废水处理工艺试验研究6结论本文针对光伏企业生产废水/反渗透效蒸发工艺,结合物化,基于预处理沉淀预处理技术,通过研究膜工艺抗污染性能的改善化及多级膜组合工艺,提高废水回收率:,减少用于蒸发水量。得出W下结论(1)采用加药沉淀的物他方法可有效去除废水中的氣离子,最优运行条件为C=a/F摩尔比为0.57H8.52h此时氣离子的去除率达到99.38%,p,沉淀时间为,;为了保证进入后续反渗透工艺的水质,考察了不同碳酸钥浓度对废水中多余巧的去除情况.6,当碳酸根与巧离子摩尔比达到1时,此时巧离子的出去率可达到〇88.9/〇。’(2)在湿度为30C、进水阳为8.1的条件下,降低DO至1.2mg/L可实现在一体化膜生物反应器中短程硝化的逐渐转变及稳定运行,稳定运行期间,亚硝态氮积累率达到81%,系统对氨氮和COD的去除率均能达到80%W上,系统的耐冲击负荷能为较好。(3)随着溶液中硝酸根含量的增大,反渗透膜对硝酸盐的去除率逐步降低,随着运行压力(^^及溶液口11的不断增大,反渗透膜对硝酸盛的去除率是逐步升高的。陶氏SW海水淡化膜与TFC膜与TFC膜和陶氏BW苦咸水反渗透相比对硝酸盐的去除效果最佳,当硝酸根含量从400mg/L増加到3500mg/L,陶氏SW膜对硝酸盐氮的去除率一直保持在90%^上。!(4)经过PAA预涂膜改性后,反渗透膜对光伏废水中硝酸根的去除效果都得到了不同程度的提高。在班为7,进水硝酸根浓度为800mg/L,压力为0.4MPa,涂层浓度为2.5mmol/L的时候,改性TFC膜对硝酸根的去除率为63.5%,比原TFC始膜增加了16.7%。(5)碳酸巧做晶种对巧离子的去除效果最佳,随着碳酸巧晶种投加量的增加,RO浓水中巧离子的结晶速度和效果越来越好H值的升窩,随着民0浓水p,巧离子的结晶效果不断提高并最终趋于平衡。当碳酸巧晶种投加量为lOg/L,pH为9.5,反应时间为90min时,巧离子的去除率为83.3%。(6)不同反渗透膜连续循环浓缩实验表明,随着膜系统回收率的増大,膜通量逐步下降,TFC膜的抗污染能力最差90%时己经,废水回收率为,膜通量,陶氏BW苦咸水反渗透膜相对TFC膜膜通量的下降程度有所改善下降到27%,陶氏SW海水淡化膜的抗污染能力最佳。经过诱导加速结晶的浓水再进入到反渗透浓缩膜进行循环浓缩,使膜系统的废水总回收率达到90%时,即废水浓缩倍数为10倍时,二级反渗透浓缩膜的性能依然较髙,且膜通量得到了较大的改善,相对未经过加速软化的二级反渗透膜.7,膜通量提高了约1倍。47
致谢硕±学位论文致谢时光匆匆如流水,转眼两年半的硕±生涯已接近尾声,回忆过往的点点滴滴,也中似有千言万语.,感慨颇多,此刻谨W此文向所有关也和帮助过我的良师、益友、亲人表达我最诚擊的谢意!首先要向我的导师韩卫清老师表达我深深的谢意。两年半的硕±学习期间,韩老师既是师长又是益友,生活上给予我无微不至的关怀,学业上对我语请教导,不时的讨论并指点我正确的方向,使我在这些年中获益匪浅。本论文能够顺利完、、成,离不开韩老师的悉也指导,从论文开题实验研究数据整理直至论文完成每一个环节都倾注了韩老师的也血。韩老师学识渊博,治学严谨,为我们营造了良巧的学术氛围。而他谈吐幽默、性格开朗、宽W待人的人格魅力,更令我如沐,温馨不己。师恩深如海山春风,衷也祝愿韩老师身体健健康康,工作顺,重如顺利利!接着要特别感谢课题组的王连军老师、李健生老师、孙秀云老师、沈锦优老师、刘晓东老师、于文敦老师等各位老师W及江苏省环境科学研究院工程所的陆继来所长在我实验过程中给予的莫大关怀和帮助。因为有各位老师的体谅及帮忙,使得本论文能够更完整而严谨。两年里的日子、,实验室里共同的生活点滴,学术上的讨论、言不及义的闲扯让人又爱又怕的宵夜、活作业的革命情感等,感谢众位学长姐、同学、学弟妹的共同陪伴,你们的陪伴让我的研究生生活变得绵丽多彩。感谢陈勇、张永吴、孙云龙学长、关堇学姐们不厌其烦的指出我研究中的缺失,,且总能在我迷悄时为我解惑,也感谢许哲、唐靖艳等同学的帮忙恭喜我们顺利走过这两年半。实验室的戴祥学弟、于丽荣学妹们当然也不能忘记,你们的帮忙及搞笑让我铭感在也。最后要深深感谢我的父母,是他们在背后默默给予我经济上的支持、精神上的安慰、生活上的关也,我将送论文同时献给你们,并衷也祝愿你们永远健康快乐!48
硕±学位论文光伏废水处理工艺试验研究参考文献郭谨200728-[y李积和.国内外多晶珪工业现状[可上海有色金属,1:2025,,()-[2严大洲.我国多晶娃生产现状与发展内.新材料产业2005(11):1518],3-..化学工程与装备20102:117120[何丽奏太阳能多晶珪的制备生产工艺综述内,)](SuminoTIs浊aKIkutaH巧al.Nitroenremovalfromwastewaterusinsim山taneous[W,,,ggnitratereductionandanaerobicammoniumoxidationinsinlereactorJ.BiosciBioeng[]g,2006024-1:346351,()问熊宇.晶体娃太,王伯锋,蒋立荣阳能电池生产的生产污水处理工艺町地下水,2010322-60:58,()6唐玉萍.太阳能电池生产项目污染产生与处理指施阴.广东化工03710:[],201,()-1021047-J-文玲.物化生化技术处理含氣废水的工程实践[.环境科技2008216:3436[]黄],,().南京工业大学学脚陈海蓉.,陆犧,孙晓丹等多晶娃电池硝氮废水的处理工艺阴,2〇-报自然科学版10323:8387(),,()[9]程妓,石凯,李应华.半导体厂含氣废水处理工程改造.中国给水排水的.2008,246-:2830()[10]周建民张国岭端木合顺等.光伏电池单晶娃生产废水处理工程实例阴.水处,,,009-理技术354:116119.2,()[U]刘荣紙蔡邦肖,陈益棠.膜技术在污水治理及回用中的应用[M].北京:化学工业出版社2005,WuLG-12LiuLFYuSCetal.Studonanovelolamideureareverseosmosis],,[,ypycomos-itemembraneICICMPD:II.AnalsisofmembraneantifoulinerformanceJ.p()ygp[]Journalof-瓜ernbranescience20062831:133146,(,^)13.刘玉林.阴净[],何杰,谢同风离子交换树脂法去除饮用水中硝酸盐的改进研究阴-水技术21:3032.2002,。4]Rao了S,VenugopalanV?,George民P,etal.Someobservationsonbiofilmformationintwodi瓶rentaquaticsystemsU].JournaloftheIndianInstituteofScience,2013,79巧):371。5]费宇霄,曹国民,张立辉,等.离子交换法去除地下水中的硝酸盐[J].净水技术,20-11301:2024,()^[1BoumedieneMAchourD.Denitrificationoftheunderroundwatersbysecificiesin巧,gpexchanef-oio打Desalinion0048:g口.at.216187194],49
参考文献硕±学位论文[17]SchoemanJStenA.Nitrateremovalwithreverseosmosisin泣ruralareainSouth,yAfria-cDlinati20031:口?esaon551526],,[18]GengB,ZhuY,Ji打Z,etal.Studieso打catalyticireductionofnitrateingroundwater口].Frontonmenc-iersofEnvirtalSience&EngineerininChina200713;357361g,,()-19JianZLvLhanWetal.Nitrate化ductionusi打打anosizedzerovalentiron[,,Z]gg,gsuortedbolstreneiresinsrlurfaceftmionaluWater巧arch2011:oeofsctrosseppypyygp[叮,,42-5:1912巧8從)Wes-t20terhoffPJamesJ.NitrateremovalinzerovalentironackedcoluixmsJ.Waer[],p[]Research200337-:18181830,,[2KimY,HwanE,ShinWS,etal.TreatmentsofstainlesssteelwastewatercontaininaUgghighconcentrationofnitrateusingreverseosmosisandnanomembranesJ.Desalination[],-2007202:2862%,-uniam22RoccaCD良eliomoVMeriS.Overviewofinsitalicabletrtereoval[],g,?pprocessesJesalina-p.Dtion2007204;4662[],,口3RichardsLAVuachereMSchaferAI.ImactofHontheremovaloffluoride,nitrate],,ppandt-boro打bynanofiltraion/reverseosmosisJ.Desalination20103:331337[],,()24Badruz之amanMSubramaniADeCarolisJetal.Imactsofsilic泣onthesustainable[],,,pro-npductivityofreverseosmosismembranestreatinglowsaliitybrackishgroundwaterJ.[]20-Desalination11279:210218,,[25张棘如,欧阳清华,李风亭.快速评价反滲透专用阻垢剂阻垢性能的实验技术阴.]2005246-膜科学与技术:3843,,()26GraS民Semiat民DukeMetalSeawateruseanddesalination1;echnoloJ.[y,]5,gy[]Treat-iseonWaterScience201173109,,[27]TangCY,ChongTH,FaneAG.ColloidalinteractionsandfoulingofNFand民Oranes-:iewJ,Advancestrfi1164:126143membarev[]incolloidandineacescence201,。,)[28]Ning民Y,TroyerTL,Tominello民S.Chemicalcontrolofcolloidalfbulingofreverseosmosssssenaton-iytem[J.Dsalii,2005,172:16]y)口9]LeeS,AngWS,ElimelecliM.Fo山ingofreverseosmosismembranesbyhydrophilicoran-gicmater:implicationsforwaterreuseDesalinatio打20061871:313321町,,()30SonSinhG.Influenceofvariousmonovalentcationsandcalciumio打o打the[]gL,gcooaou打otent-ll:idlfligial.Journalofcolloidandinterfacescience2005289479487p阴,,口)31Shah了NYog打YPedersonCLetal.Rotatinreverseosmosisandsiralwound[],,,gpreverseosss:cce:moi技ItrationAcomarison^.Journalofmembranesien2006285(1p],,^)353-36150
硕±学位论文光伏废水处理工艺试验研究[3斗时域袁化高从植膜技术手册M.北荒化学工业出版化2001[][33FengvanDeventerJSJ,AldrichC.Ultrasonicdefoulingofreverseosmosis]membranesusedtotreatwastewatereffluentsJ.SearationandPurificationTechnolo[]pgy,2006-:8,503)31323(2+[3叫ChenT,NevilleA,YuanM.Assessi打g化eeffectofMgonCaC〇3scaleformaon-tibulkpreciitationandsurfacedeositionJ],Journalofcrystalrowth2005pp[g,,2751-:13434711()35CaoXHarrisWGJosanMSetalInhibitionofcalciumhoshatereciitationiinder],p[,,pppenv-ironmentallrelevantconditions.Scienceofthetotalenvironment20073831:y,阴,()205-21536张雅君朱文吴俊奇等.中小型反滲透系统处理高硬度水操作参数的优化阴.[],,,2007256-环境工程:98100,,()37ZhuARahardiantoAChristofidesPD约al.Reverseosmosisdesalinatio打withhih[],,,g*ermeabmembranes—ndWailitcostotimizationandiesearchneedsJ.Desalinatio打aterpyp[]-reatment-T20101513:256266,,()-巧a38IbanezPerezGonzale之AGomezPl.Acidandbaserecoverfromsoftened[]氏,,yreverseosmosis(RO)brines.Experime打talassessmentusi打gmodelconcentrates口.]esa-Dlination2013309:165170,,v*3McAdam巨JJuddSJ.Areiewofmembranebioieactorotentialfornitrateremoval[句,pfromwa-drinkinterJ.Desalination2006196:135148g[],,[40]邵嘉慧,何义亮,顾国伟.膜生物反应器在污水处理中的研究和应用[M].北京:化20-学工业出版社12:1821,4PolliceA,TandoiVLestiniC.Influe打ceofaerationandsluderetentiontimeon[U,ggammon-iumoxidationto打itriteandnitrate[J].WaterKsearch2002,360:25412546,。)[42]胡青,夏四清.盐度对膜生物反应器处理含盐废水影响的研究进展机.环境污染与2034-防治121:6063,,()43陈英文陈律.常温下连续流短程硝化反硝化研究m沈树宝.环境污染与防治[],,,-2008304;69,()44HuanXXiaoKShenY.Recentadvancesinmembranebioreactortechnolofor[]g,,gywastewatertreatmentinChinaJ.FrontiersofEnvironmentalScience&Enineerin虹[]ggCh-ina2010,43:245271,()M'[45]engI,ChaeS氏DrewsA,etal.Recentadvances虹membranebioreactors(MBRs):membrne-afoulinandmembranematerial[J].Waterre化arch200943:14891512g,,巧)[4巧张军,吕伟姐,夏梅生,等.MBR在污水处理与回用工艺中的应用的.环境工程,51
参考文献硕±学位论文2001-195:911,()47JianlonWNinY.Partialnitrificationunderlimite过di巧olvedoxenconditions.[]g,gyg口]Proc-ess目iochemistr20043910:12231229y,,()[4刊ChungJ,ShimH,LeeYW,etal.Compariso打ofinfluenceoffreeammoniaand姐ssolvedoxygenonnitrkeaccumulationbetweensuspendedandattachedcells[J].ronmentatec-E打vi:lhnology2005262133,,。)49张小玲,李斌杨永哲.低DO下的短程硝化及同步硝化反硝化J.中国给水排水,[],[]2004-205:1316,()50LuZhenPJinetal.ControlstrateofshortcutnitrificationJ.Journalof[]Qg,氏gy[]Enven-ironmtalSciences2006181:5861,,()[51]蒲贵兵,颤卫东,孙可伟?亚硝酸型硝化反硝化的生态因子研究进展阴?化学工业20082-与工程:171176,,()口马CHEN义SHENS.StudyonShortcutNitrificationandDenitrificationatAmbientTemeratureChinaater足Wasewaer5:026口].Wtt20081p,,52
硕±学位论文光化废水处理工艺试验研究附录攻读硕±期间发表的论文情况:一1、,魏卡佳,.体化膜生张新龙,张永吴韩卫清,王连军,孙秀云,李健生物反应器中短程硝化反硝化对氨氮的脱除..20143612:阴环境污染与防治,,()59-632、ChenYong,ZhangX山long,LuJUai,LiuWeijing,TuYong.AcceleratedSeededPrec-ipitationPreTreatmentfortheImprovementofReverseOsmosisMembrane[J].A-liedMedianicsandMaterials2014477:13651%义pp,,攻读硕±期间参加的科学研究情况:"、1参与江苏省太湖水污染防治办公室的课题太湖流域光伏产业总氮污染处理技"、术的研究,负责实验操作方案编写及现场调试工作;""2、参与江苏中渊化学品有限公司生产废水处理工程整改项目,负责废水处理工艺开发并实施工程小试试验,及现场的工程调试。53'
您可能关注的文档
- 味精废水处理工艺研究
- 七四一矿水冶厂尾矿库外排废水处理工艺研究
- 玉米深加工废水处理工艺浅析
- (助)焦化废水处理工艺分析
- 沈阳双汇屠宰与肉类加工废水处理工艺研究及应用
- 高浓度有机废水处理工艺的研究
- 基于sfbr生物废水处理工艺及数学模拟
- 探析癸二酸生产废水处理工艺的研究
- 乙肝疫苗生产废水处理工艺设计及运行控制研究
- 庆大霉素生产废水处理工艺设计与运行控制研究
- 某制药厂废水处理工艺改造案例的cod去除效果研究
- 海洋油气管道高含磷清洗废水处理工艺研究
- 线路板油墨废水处理工艺优化研究
- 城市垃圾压缩站废水处理工艺研究分析选题报告
- 探索染色废水处理工艺的自动控制研究
- 试析洗染废水处理工艺及机理的研究
- 杀螟丹农药芬顿氧化降解特性及废水处理工艺研究
- 羟丙基甲基纤维素(hpmc)生产废水处理工艺设计