摘要:用PVDF管式膜处理含乳化油废水,研究了膜面流速、运行时间等操作条件对膜通量的影响,并研究了不 同清洗方法的清洗效果,确定了合适的操作条件.在此操作条件下,对1 L的乳化油废水,膜的稳定通量 为60 L/(m ·h),乳化油截留率达99%,处理后油含量<10 mr,/L,完全达到回用和排放要求. 乳化油废水产生于拉丝、钢铁、机械加工等生产过程中,排水量不大,但COD浓度很高,可达11 000~37 000mg/L.用传统处理技术,如化学混凝法等,处理乳化油废水虽有较高去除率,但产泥量大,容易造成二次污染;废水处理后,不能回用,造成清洗剂和用水的极大浪费;由于乳化液废水中含有大量的油类物质和有机物,需要使用大量混凝剂,导致运行费用较高.采用超滤工艺处理乳化油废水,可以实现废水回用,同时也解决了污泥二次污染问题.目前,国内采用超滤膜或微滤膜处理乳化油废水的究较多,有平板膜、中空纤维膜、陶瓷管式膜等方面的报道,但平板膜和中空纤维膜通量较低,陶瓷式膜价格昂贵.本文采用价格相对较低的PVDF管式膜进行乳化油废水处理的研究,提供了一种技术上和经济上都切实可行的乳化油废水处理方法. 实验试剂:乳化油,工业级,天津市振达化工有限公司产品;无水硫酸钠,分析纯,天津市永大化学试剂厂生产;石油醚(60~90 oC),分析纯,阿托兹精细化工有限公司产品;硫酸(1+1),分析纯,自配;氯化钠,化学纯,天津市长芦盐业有限公司产品.PVDF管式膜,截留相对分子量100 000,自制.验仪器:uV一2450型紫外分光光度计,SHIMAD—ZU公司产品;KYKY.2800型SEM电镜,中国科学院仪器厂产品;海绵橡胶球清洗系统,自制;膜评价装置,自制. 采用内压管式膜处理乳化油废水,进行试验,其内容包括:用乳化油与自来水配制不同浓度乳化油废水,在不同操作条件下运行,考察管式膜的通量和对乳化油的截留情况;采用分光光度法分别测定乳化油废水原液和透过液中油的含量,来计算膜对乳化油的截留率;采用不同的清洗方法对管式膜进行清洗,比较了不同清洗方法的清洗效果,并使用扫描电镜(SEM)直接观察分离膜表面,通过比较使用前后及清洗后膜表面形,分析了乳化油对分离膜的污染情况和清洗情况、 图1为在不同膜表面流速下,处理浓度为0.2 g/L的乳化油水溶液时管式膜通量与运行时间的关系图. 由图1可见,管式膜的通量随膜表面流速增大而增大,并且随着流速的增大,膜通量增加幅度下降.由 图1还可以看出,在小流速条件下PVDF管式膜的通量随时间的增加有一定程度的下降,当流速超过2.46 hi/s后,膜的通量随运行时间增加基本保持不变.这主要是因为在膜表面大流速情况下,液流与膜之间的剪切力大,液流的滞流层薄,水中的油滴受到液流剪切力的作用,不易在膜表面粘附,减轻了油对膜的污染,并且降低了浓差极化现象.随流速增大,膜的通量减小程度降低,膜通量较大;当流速增大到一定程度,这种作用减小,膜通量增幅又有降低. 图2为管式膜在处理乳化油浓度为1 g/L乳化油废水时,膜通量与运行时间的关系图.由图2可知,随 着时间的增加,水通量逐渐下降,运行20 h后,膜通量下降约1/3,因此,在实际应用中,每运行一定时间,要对膜进行一次清洗,来保证膜的通量,从而保证膜的处理能力. 在用管式膜处理乳化油废水过程中,随处理时间增加,水通量下降.因此,本文研究了不同清洗方法对膜通量的恢复情况.研究3种管式膜的清洗方法:清水清洗法、海绵球清洗法和化学试剂清洗法,并进行了清洗效果的比较.清洗结果如图3所示.由图3中可以看出,3种清洗方法都有清洗作用,但化学清洗方法效果最好.采用化学清洗后,膜通量完全恢复到膜的原始通量,并且在此后运行过程中膜的通量性能保持稳定,清洗周期恒定,一天清洗一次.相比较清水清洗效果最差,海绵球清洗效果稍好,但也不能完全恢复膜的通量.主要原因是,采用化学清洗方法,可以把附着在膜表面的污染物—— 乳化油完全清洗掉,包括可能渗入膜孔中的污染物,这样,能完全去除污染物对膜通量的影响,从而完全恢复膜通量.而采用清水冲洗,不能很好地去除膜表面的污染物;采用海绵球清洗方法,海绵球在管式膜中随清洗液循环,通过擦洗作用,可以完全清除膜表面的污染物,但不能完全 清除膜孔中的污染物,因此不能完全恢复膜通量,如图4 SEM照片所示.3种清洗方法中,化学清洗效果最佳.由图4可以看出,使用后的膜表面上堆积大量乳化油,较均匀地散布在膜面上,从而增加水的透过阻力,降低了膜通量.经过海绵橡胶球清洗和化学清洗后,膜表面基本没有乳化油存在,减小水的透过阻力,从而使膜通量得到恢复,而且对膜表面没有造成损伤,表明这两种清洗方法都是可行的. 2.4 膜对乳化油截留效果本实验采用自制截留相对分子质量为100 000的PVDF管式膜对乳化油废水进行处理,膜对乳化油的截留情况如表1所示.由表1可以看出,膜对乳化油截留效果良好,出水能够达到回用或排放要求. |