本研究以陜西榆林某煤化工廢水處理裝置的反滲透濃水為對象，設計規模為中試。模擬實(shí)際項目運行工況，連續運行90d。采用納濾膜分離技術(shù)，考察納濾膜對有機物的截留效果，通過(guò)調整納濾膜系統的運行條件和實(shí)驗參數，根據不同條件下納濾膜對有機物的去除率，分析納濾膜對有機物的截留特性;通過(guò)對比分析不同型號的納濾膜對有機物的截留效果，為實(shí)際工程項目納濾膜的選擇及工藝參數優(yōu)化提供依據。

　　1、實(shí)驗部分

　　1.1 水樣及測試方法

　　實(shí)驗用煤化工廢水處理裝置的反滲透濃水，處理水量1m3/h，電導率為59.2～72.7mS/cm，COD為170～250mg/L，pH為9.23～11.56，氯化物、硫酸鹽的質(zhì)量濃度分別為7.995～10.83、20.94～26.17g/L，二氧化硅的質(zhì)量濃度21～87mg/L。

　　COD測試方法按GB11914-89進(jìn)行。

　　1.2 納濾膜

　　實(shí)驗用納濾膜參數見(jiàn)表1。

　　1.3 實(shí)驗流程

　　實(shí)驗流程見(jiàn)圖1。采用2只8英寸納濾膜，2段布置方式，進(jìn)水壓力在1.8～2.2MPa，膜通量在6～10L/(m•2h)。

　　2、結果與討論

　　2.1 截留COD效果

　　裝置調試完成后，連續運行90d，進(jìn)水平均電導率62.7mS/cm、pH為10.16。使用1#膜，在運行壓力1.8MPa條件下連續運行10d，考察納濾膜對COD的截留效果，結果見(jiàn)圖2。

　　由圖2可知，進(jìn)水COD在170～240mg/L，濃水側COD為250～350mg/L，產(chǎn)水COD穩定在78～110mg/L，COD平均去除率為53.4%。盡管進(jìn)水COD存在波動(dòng)，但出水COD相對平緩，這說(shuō)明納濾工藝對有機物的去除有一定的穩定性。分析原因可能是煤化工廢水經(jīng)過(guò)前端生化和過(guò)濾截留作用，反滲透濃水中主要是殘留的大分子難降解有機物，這些有機物可以被納濾膜截留下來(lái)得以去除，所以納濾系統表現出對COD有較高的去除率。

　　2.2 壓力對截留COD的影響

　　采用1#膜，進(jìn)水平均電導率62.7mS/cm、pH為10.16。通過(guò)調節高壓泵的頻率，分別調整不同的運行壓力各連續運行10d，測試納濾膜對COD的截留效果，結果見(jiàn)圖3。

　　由圖3可知，在進(jìn)水COD在170～250mg/L條件下，產(chǎn)水側COD平均分別為80、78、75、55mg/L，COD平均去除率分別為54.0%、56.8%、57.0%、59.9%。納濾對COD的去除率隨運行壓力的增大而升高，運行通量隨運行壓力的增大而升高。納濾過(guò)程為壓力驅動(dòng)過(guò)程，隨著(zhù)壓力的增加，單位時(shí)間內透過(guò)膜的溶劑體積逐漸增加，而單位時(shí)間內透過(guò)溶質(zhì)的量卻沒(méi)有變化，所以其截留率出現相應的增加。

　　2.3 回收率對截留COD的影響

　　采用1#膜，進(jìn)水平均電導率62.7mS/cm、pH為10.16，COD為170～250mg/L。結合實(shí)際工程納濾的回收率，考慮進(jìn)水平均電導率較高，故將納濾系統的回收率分別控制在40%、45%、50%、55%和60%這5種條件下，結果見(jiàn)圖4。

　　由圖4可知，隨著(zhù)回收率的升高，納濾膜對COD的截留率逐漸升高，但升高幅度較小;同時(shí)隨著(zhù)回收率的升高，滲透通量逐漸升高，這與運行壓力的影響是一致的?？紤]納濾膜對COD截留率上升的比較緩慢，主要原因是反滲透濃水含鹽量較高，溶液逐漸被濃縮，膜表面濃差極化現象比較嚴重，部分溶質(zhì)透過(guò)，滲透液中的的溶質(zhì)含量隨著(zhù)回收率的上升而逐漸增大。因此，在工程案例設計過(guò)程中，合理地選擇膜回收率是比較關(guān)鍵的。

　　2.4 鹽含量對截留COD的影響

　　采用1#膜，運行壓力2.1MPa，進(jìn)水平均pH為10.16?？紤]到實(shí)際工程反滲透濃水的含鹽量較高，故采用電導率表征鹽含量。測試反滲透納濾膜在不同電導率下對COD的截留效果，結果見(jiàn)圖5。

　　由圖5可知，進(jìn)水COD在150～250mg/L，產(chǎn)水側COD為40～100mg/L，濃水側COD為230～350mg/L。COD的去除率隨電導率的升高逐漸降低，并逐漸趨于平緩穩定。分析原因是隨著(zhù)鹽含量的增加，在相同壓力下，納濾膜分離有機物時(shí)的滲透通量下降比較明顯，且在高含量鹽存在的條件下，其通量隨著(zhù)鹽含量的上升的趨勢逐漸下降。同時(shí)由于膜表面存在鹽析現象，使鹽溶液透過(guò)的同時(shí)附帶少量有機物溶質(zhì)，導致通量和截留率均有所下降。因此，納濾對有機物的截留率在鹽含量較高的條件下，隨著(zhù)著(zhù)鹽含量的增加其截留率下降。

　　2.5 pH對截留COD的影響

　　采用1#膜，運行壓力2.1MPa，進(jìn)水電導率平均為62.7mS/cm。堿性條件下，分別在不同pH(8.0～11.5)下測試納濾膜對有機物截留效果，結果見(jiàn)圖6。

　　由圖6可知，隨著(zhù)pH的升高，有機物去除率雖然存在波動(dòng)，但無(wú)線(xiàn)性相關(guān)趨勢?？赡茉蚴?，納濾膜對有機物的截留率，一是與膜切割分子量(MWCO)相關(guān)[8];二是受膜表面帶電基團和帶電物質(zhì)之間的靜電作用力影響，而廢水中的有機物表現的荷電性不明顯，調節pH無(wú)法改變有機物帶電集團的荷電性[9]。因此，pH對納濾截留反滲透濃水中有機物的影響較弱。

　　2.6 不同膜對截留COD的影響

　　在相同pH(9.5)、壓力(2.1MPa)和進(jìn)水電導率(60mS/cm)條件下，測試1#、2#、3#納濾膜對COD的去除效果，連續運行20d結果見(jiàn)表2。

　　由表2可知，不同的納濾膜對有機物截留效果的表現存在一定差異。表明不同的納濾膜制備工藝和材料不同，有機物的截留性能差異較大。

　　3、結論

　　針對榆林某煤化工項目的反滲透濃水，采用納濾膜技術(shù)去除廢水中的COD，通過(guò)實(shí)際中試，主要得到以下結論：

　　1)在實(shí)際進(jìn)水COD在170～250mg/L時(shí)，1#芳香聚酰胺納濾膜對COD的平均去除率為56%，產(chǎn)水COD在80～100mg/L。

　　2)納濾過(guò)程為壓力驅動(dòng)過(guò)程，當改變納濾系統的運行壓力時(shí)，納濾對COD的去除率隨運行壓力的增大逐漸升高;當提高系統運行的回收率時(shí)，納濾膜對COD的截留率逐漸升高，但升高幅度較小;當進(jìn)水實(shí)際鹽含量升高時(shí)，由于膜表面存在鹽析現象，使溶液透過(guò)的同時(shí)附帶少量有機物溶質(zhì)，導致納濾膜對有機物的截留率呈現下降的趨勢;pH對納濾膜截留有機物的影響較弱

　　3)不同的納濾膜，由于制備工藝和膜材料不同，納濾膜對有機物的截留性能存在差異。在相同的運行條件下，1#、2#、3#納濾膜對有機物的截留率分別為48.8%、57.8%、63.0%。

　　因此，納濾對有機物的截留與操作條件密切相關(guān)，選擇合適的操作壓力、鹽含量和回收率，才能達到最佳的分離效果。( >

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