双膜工艺深度处理冶金综合废水中试研究

论文摘要

随着可供人类使用的水资源逐渐减少,废水回用开始受到人们的青睐。冶金行业作为用水大户,采用废水深度处理可以实现分质供水,因而具有较大节水空间。目前国内外许多钢铁企业尝试采用先进的反渗透（RO）与其它膜法的集成工艺（简称为双膜工艺）进行脱盐深度处理。由于冶金综合废水含油,容易造成严重的膜污染。在此背景下本论文从预处理和优化系统参数两方面改善超滤（UF）+反渗透双膜工艺:（1）针对冶金废水含微量油的特点,将微絮凝-砂过滤作为预处理方法,通过单因素重复试验、正交试验确定了最佳微絮凝及其投加量、砂过滤周期;（2）微絮凝/砂滤/UF+RO中试优化工艺运行参数,考察了各单元出水水质指标和去除效率,用数理统计法分析影响因素;（3）以中试为依据,拟合膜污染模型探讨超滤膜和反渗透膜污染;（4）建立系统主要动力成本模型。本论文得到的结论如下:（1）系统运行参数:筛选出的絮凝剂为聚合氯化铝（PAC）,最佳投药量定为5 mg/L（以氧化铝计）,多级配石英砂作为砂过滤介质,滤速10 m/h。砂过滤器工作周期24 h,每次反冲洗10min;UF的运行参数:产水周期设为40 min,膜通量为50 L/m2.h。（2）工艺处理效果:出水SDI平均值1.51,反冲洗模式为历时60 s的气洗、水洗和气水混洗。UF进水油含量低于0.5mg/L,浊度平均值低于0.1NTU。良好的UF效果减小RO的处理负荷,最终处理出水几乎测不到浊度,油含量0-0.1 mg/L,出水电导率13.2μs/cm,脱盐率98.5%以上。（3）膜污染研究:通过对砂滤和UF出水的指标监测,发现微絮凝有利于去除油,微絮凝/砂滤预处理保护了UF膜,跨膜压差（TMP）增长0.67 MPa,小于膜生产商规定值1.5MPa。超滤膜污染与孔压缩模型较接近,即膜污染较轻,超滤膜内还没有凝胶层形成。反渗透膜通量没有衰减,未出现污堵现象。（4）RO动力成本模型研究:操作压力对RO回收比的影响具有规律性,根据RO操作压力的变化分析运行成本,建立了RO系统运行成本模型。模型表明水温越高,产水量、回收比越低,出水电导率要求越低时需要的操作压力越小,即消耗的动力成本则越低。本试验为武汉某钢厂冶金综合废水回用深度处理示范工程提供了理论基础和技术支撑,目前该工程已稳定运行一年,膜通量基本没有衰减,反渗透膜没有进行化学清洗。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 课题来源和目的
• 2 微絮凝
• 2.1 实验原废水和装置
• 2.2 主要指标和测定方法
• 2.3 实验研究与结果分析
• 2.4 本章小结
• 3 双膜工艺中试研究
• 3.1 试验水质
• 3.2 试验装置和方法
• 3.3 预处理工艺参数确定
• 3.4 中试处理效果分析
• 3.5 本章小结
• 4 膜污染模型及系统运行评价
• 4.1 双膜系统模型研究
• 4.2 系统运行维护
• 4.3 本章小结
• 5 中试系统运行成本分析
• 5.1 超滤运行成本
• 5.2 反渗透运行成本
• 5.3 本章小结
• 6 结论和建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 致谢
• 参考文献