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陶瓷膜技術處理含油廢水

發布時間:2021-9-8 9:08:27  中國污水處理工程網

  含油廢水的化學耗氧量(COD)高,對環境危害大,污染后難以治理,這就要求對含油廢水處理后進行排放。含油廢水的處理技術和分離的難易程度取決于油在水中的存在形式以及油類回收和處理后水的回用要求,油在水中的存在形式分為浮油(粒徑大于150μm)、分散油(粒徑20-50μm)、乳化油(粒徑小于20μm)。傳統含油廢水處理方法有:物理法、物理化學法、化學法、生物化學法等,其中膜分離法主要用來分離乳化油,在含油廢水處理工藝中有如下優點:

  (1)不需添加化學試劑即可處理乳化油的廢水;

  (2)適用范圍廣,既能分離懸浮油、分散油、乳化油,又可以回收濃縮后的油類,處理過的回用水油含量低;

  (3)分離效率高,工藝過程簡單,設備占地面積小,陶瓷膜管強度高、耐腐蝕(便于化學清洗)、耐高溫、使用壽命長。因此,陶瓷膜在石油化工、石油開采、機械加工、紡織和食品行業應用受到廣泛關注。

  1、陶瓷膜技術簡介

  現有陶瓷膜從材質上可以分為A12O3、SiO2、ZrO2、TiO2膜,目前孔徑為4~5000nm的多孔A1203膜、ZrO2膜均已商品化,其構型有管狀及多通道狀、板狀、纖維狀等。從用途上,陶瓷膜可分為微濾、超濾、納濾、氣體分離膜等,目前已在工業上得到廣泛的應用,在含油廢水處理方面效果十分明顯。

  2、試驗內容

  2.1 試驗裝置和原材料

  取某軋鋼廠含油廢水,經砂濾后進行陶瓷膜過濾試驗。陶瓷膜試驗裝置示意圖(見圖1)。

1.jpg

  陶瓷膜管采用江蘇省陶瓷研究所有限公司生產的膜管,指標如下:膜孔徑:200nm;單只膜管過濾面積:0.2m2。

  2.2 試驗過程

  廢水原液經過砂濾后進入水箱,經泵加壓打入管道,經過回流閥和流量計角閥調節過濾壓力和流速,流經膜管過濾后循環回到水箱,濾后清液由濾出水管道流出收集。

  記錄測試過程中的滲透率、過濾時間、溫度、過濾時間、壓力差、過濾出水量之間的變化。

  滲透率S,過濾時間t,過濾時間內的出水量V,膜管過濾面積0.2m2,S=V/t*0.2。

  過濾壓力P,膜管前壓力P1,膜管后壓力P2,P=(P1+P2)/2。

  膜面流速V,流量計讀數q,管道面積m,V=q/m。

  過濾一段時間之后,陶瓷膜滲透率逐漸下降,下降到一定值后需要進行清洗。清洗采用兩步:

  (1)物理反沖洗,每過濾二十分鐘進行反沖洗十秒;

  (2)過濾四個小時后滲透率下降到一定值后,采用化學清洗30min,采用1.6%的NaOH清洗15min,再用2%的HNO3清洗15min。

  3、試驗結果與討論

  影響陶瓷膜過濾分離性能的因素主要有以下幾個方面:

  (1)陶瓷膜孔徑的選擇是否合適,出水能否達到需求。

  (2)料液預處理后性質能否達到要求及過濾過程的穩定性和出水指標情況。

  (3)過濾過程中設備調節的過濾壓力、流速等參數與清洗工藝是否合適,及設備能否穩定運行。

  3.1 過濾壓力對滲透率的影響

  保持一定的過濾壓力是進行過濾分離的必要條件,壓力大小直接影響到陶瓷膜的初始滲透率和穩定后的滲透率。在穩定膜面流速于15m/s,通過調節不同的壓差,膜的滲透率隨時間的變化如圖2所示。

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  3.2 膜面流速對滲透率的影響

  陶瓷管式膜進行油水分離的一個最大優點是不易堵塞,關鍵在于進行錯流過濾時選擇合適的流速。合適的流速保證流體和膜面之間的剪切力把膜面沉積和堵塞吸附的油滴帶走,有效減少膜面沉積和堵塞的厚度,保證過濾過程中滲透率穩定在一個合適的范圍。試驗表明,穩定過濾壓力在0.1MPa條件下,膜面流速和滲透率的關系如圖3所示。

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  經過試驗,流速過小,膜面剪切力不夠,滲透率下降較快,穩定滲透率較小;流速過大,滲透率增加不明顯,能耗較高,經過對比,選擇15m/s膜面流速進行過濾為首選。

  3.3 陶瓷膜的清洗

  陶瓷膜過濾含油廢水的過程中,初始過程滲透率較高,隨著滲透過程的發生,部分油滴和水中的凝膠和固體雜質吸附在膜表面,滲透率逐步下降,較快的液體流速也不停地帶走部分膜表面吸附的雜質,達到一個平衡后滲透率會穩定在一定的范圍,但是總體還是逐步下降,到一定值后需要進行停機清洗。好的清洗工藝可以使陶瓷膜滲透率恢復初始值的90%以上。

  試驗采用酸堿復合清洗的辦法,采用不同濃度的NaOH、HNO3和不同的清洗時間對堵塞后的陶瓷膜管進行清洗試驗,最終選擇了1.6%的NaOH清洗15min,再使用2%的HNO3進行15min清洗,清水測試,膜滲透率恢復至初始值的90%,比較理想。

  3.4 出水水質(見表1)

  經過檢測,出水水質滿足排放要求。

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  4、結論

  (1)使用管式陶瓷膜錯流過濾含油廢水,經過試驗發現,設備使用參數控制在:壓力0.1MPa,流速15m/s時,滲透率可以穩定在130L/h.m2,出水水質可以滿足排放要求。

  (2)采用1.6%的NaOH清洗15min,再使用2%的HNO3進行15min清洗,清水測試,膜滲透率可以恢復至初始值的90%,達到工業化應用的要求。

  (3)由于含油廢水處理現場情況比較復雜,含油和雜質的量有所波動,膜滲透率會產生較大波動。單一地采用陶瓷膜處理存在一定的不足,因此必須與其他水處理工藝集成使用,從而不斷提高陶瓷膜在處理含油廢水中的作用。(來源:江蘇省陶瓷研究所有限公司,南京久吾高科技有限公司)

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