稳态气膜法脱除、回收、富集化工料液及废水中氨氮研究

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“十二五”期间首次将氨氮及氮氧化物纳入总量控制指标体系内,含氨氮废水的处理越来越受到人们重视。支撑气膜技术是一种处理含氨氮废水的有效方法,其比表面积大、操作简单、无二次污染,而且可得到纯度较高的铵盐副产物;同时支撑气膜也存在寿命低、壳程非理想流动、副产物浓度低等缺点,不适宜处理垃圾渗滤液等成分较复杂的氨氮废水。稳态气膜组件即使用含有双套中空纤维微孔疏水膜的组件,可很好弥补上述缺陷。本课题的目的旨在考查温度、料液流速及料液初始浓度对稳态气膜传质性能的影响;同时针对实际废水中常含有的几种盐,考查盐对传质性能的影响及稳态气膜在副产物浓度方面的优势;在此基础上,研究稳态气膜处理实际氨氮废水——垃圾渗滤液的处理效果。稳态气膜法处理人工配制的模拟氨氮废水的结果表明:相对于料液流速及料液初始浓度,温度为主要影响因素,传质系数几乎以指数形式随温度的上升而增加;考察盐对传质性能的影响时,钠盐及铵盐如NaCl、Na2SO4、NaNO3、NH4NO3、NH4Cl、(NH42SO4均具备不同程度的盐析效应,其中(NH42SO4的盐析效应最强,当(NH42SO4浓度从0增长至25%时,膜侧传质系数Km为不加盐时的2.1倍,总传质系数增长25%;CaCl2则表现出较强的盐溶效应,CaCl2浓度增加会显著增加溶液的粘度,导致料液侧传质系数KL急剧下降。稳态气膜处理垃圾渗滤液时,有效的预处理是整个氨氮脱除过程的重要步骤。经混凝、气浮、臭氧化处理后,对疏水微孔膜孔有害的浮油、大分子物质基本被除去;COD明显下降;Cd、Cu等重金属小于或接近于检出限。稳态气膜法脱氨循环实验及连续性实验结果均表明,料液被连续处理四次或经四级组件后,脱除率基本达96%,氨氮对后续生化处理的危害及抑制作用基本移除;组件稳定性较强,不仅处理实际废水连续运行一月未出现任何泄露,而且传质系数和实验室用清水配制的氨水做脱氨实验时的传质系数值相接近。稳态气膜组件克服了传统膜接触器的某些缺点,在脱氨效果、稳定性及副产物浓度方面均显示出较好的效果。例如相同实验条件下,稳态气膜法所得铵盐浓度比支撑气膜法高约7%。
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