论文部分内容阅读
我国维生素C产量居世界第一,其生产过程中用水量和废水排放量巨大,制约了维生素C行业的健康持续发展。因此,对维生素C废水进行深度处理、实现再生回用具有重要意义。膜技术作为高效深度处理技术,近年来在废水回用中得到广泛应用。然而,维生素C废水作为典型的高浓度有机废水,具有色度高、盐度高和有机物浓度高的特点,在膜处理过程中形成的有机物和无机盐复合型膜污染制约了维生素C废水膜技术深度处理的工业化应用。本文首先解析了维生素C生化出水的水质特征,然后采用单因素法和响应面法研究了控制参数对纳滤和反渗透技术深度处理维生素C生化出水中膜污染过程的影响,最后研究典型控制参数下复合型膜污染特征。首先针对维生素C生化出水中无机物和有机物进行系统分析。维生素C生化出水中无机盐含量较高,电导率为18.0-18.9mS/cm,其中钙离子浓度为251mg/L、镁离子浓度为55.3mg/L。维生素C生化出水中有机物主要有以下特征：有机物含量较高,TOC达16.7-18.9mg/L；其中疏水性物质含量较高,占64.89%；多为小分子有机物,绝大多数有机物<2kDa,其中500-1000Da的有机物占总有机物的63.44%；由三维荧光分析知有机物主要为腐殖酸、富里酸类物质。采用NFW、HNF90、HPA2、NFX、SW1对维生素C生化出水进行过滤试验。实验结果表明,膜通量受压力、温度、进水流量等因素影响。随压力的增加、温度的升高、进水流量的增加,膜通量逐渐增大且膜对污染物的截留率的影响较稳定。实验表明,NFW、HNF90和HPA2膜的渗透性能和截留率较合适,适合处理维生素C生化出水。由响应面法分析过程控制参数对膜通量及污染指数的影响,并得到各膜的最优控制参数。NFW膜的最优控制参数为：压力P为966kPa,温度T为24℃,进水流量Q为456L/h,此时膜通量为95.31L/m2h,膜污染指数为21.82。HPA2膜的最优控制参数为：压力P为1.55MPa,温度T为30℃,进水流量Q为228L/h,此时膜通量为47.35I/m2h,膜污染指数为9.81。HNF90膜最优控制参数为：压力P为1.55MPa,温度T为21℃,进水流量Q为456L/2h,此时膜通量为40.70L/m2h,膜污染指数为13。实验验证表明,优化结果可靠。NFW、HNF90和HPA2新膜主要具有以下特性：由红外光谱和XPS元素分析知,NFW、HNF90膜均为典型的聚酰胺膜；荷电性：]3PA2>HNF90>NFW;亲水性：NFW>HPA2>HNF90;光滑程度：HPA2>HNF90>NFW。膜污染不仅包括有机污染和无机污染,还包括二价离子与有机物的络合污染。由XPS元素分析知,NFW膜的有机物污染最严重,二价离子污染程度：HPA2>NFW>HNF90。由红外光谱分析知,膜面污染物主要含有羟基、羰基。由膜面形态的分析知,HNF90、HPA2形成的污染层接近,较NFW膜致密、光滑。由膜阻力分析知,HNF90、HPA2膜的膜污染可逆性高于NFW膜,且总阻力大小顺序为：HNF90>HPA2>NFW。HNF90、HPA2膜深度处理维生素C生化出水最优的清洗方法是碱洗,NFW膜可采用碱洗或次氯酸钠清洗。通过比较,五种膜中最适宜处理维生素C生化出水的膜为HPA2膜,应在压力P为1.55MPa,温度T为30℃,进水流量Q为228L/h条件下进行过滤操作,并采用以碱洗为主的清洗方法去除膜污染。