基于集成膜法浓缩含油废水的工艺研究

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在各行各业的生产过程中有很多情况会产生含油废水,危害严重,因此含油废水的处理对保护环境和石油资源以及其他资源的回收具有重要的现实意义。与许多常规处理方法相比,膜分离技术以其高效、节能、操作简单等优点在含油废水处理领域备受关注,但在众多膜分离技术处理含油废水的研究中,很少有对于膜法处理含油废水后截留液中含油浓度、油滴粒径等方面的研究,本文旨在通过对含油废水处理后截留液侧油浓度在一定程度上有所提升,通过对膜分离过程中工艺参数、膜过程的合理集成实现油的回收。含油废水中乳化油最常见,也最难处理,在通过膜分离技术进行破乳及浓缩过程中,要求制备的乳状液具有较好的稳定性,以便重复使用,因此本文首先利用高速剪切法制备模拟乳化含油废水,探究了机械搅拌转速、搅拌时间、乳化剂种类及含量、基底油等因素对乳液稳定性、油滴平均粒径以及粒径分布的影响,并通过DesignExpert 12软件设计BBD试验优化乳化含油废水乳状液的制备条件,制备出稳定的乳化含油废水。综合考虑乳液的各项参数得出乳化含油废水的最佳制备条件为:机械搅拌转速为2500 r/min,机械搅拌时间为50 min,乳化剂含量为0.1 g/L,基底油为柴油,表面活性剂为Tween 80。在此条件下制备的乳化含油废水乳化效果良好,油滴粒径为2.5498μm,在数小时之内油滴粒径没有明显变化。通过设计集成膜浓缩流程,根据以上制备乳化含油废水制备条件,对实验室自制乳化含油废水进行浓缩,首先探究了在单级膜浓缩过程中操作压力、进料温度、进料液含油率以及膜面流速对浓缩过程中膜通量、浓缩倍数以及浓缩液中油滴平均粒径的影响,实验结果表明,在一定操作条件范围内,膜通量随着操作压力、进料温度和膜面流速的增大而增大,随着进料液含油率的增加不断减小。根据膜通量、浓缩倍数及浓缩液中油滴平均粒径,确定单级浓缩的最佳条件为:操作压力为:0.4 MPa(膜孔径为0.22μm)、0.3 MPa(膜孔径为0.45μm)、0.2 MPa(膜孔径为0.8μm),操作温度范围为25-30℃,进料液含油率(m/m)为:2%(膜孔径为0.22μm)、3%(膜孔径为0.45μm)、4%(膜孔径为0.8μm),膜面流速为:200 mL/min(膜孔径为0.22μm),250mL/min(膜孔径为0.45μm),300 mL/min(膜孔径为0.8μm),随后在单级膜浓缩条件的基础上,将三种不同孔径的分离膜进行不同组合,通过多级膜浓缩后,浓缩液中的油滴粒径大于20μm,超出乳化油的粒径范围,且浓缩液中油的浓度为原液油浓度的20-30倍,静置后在表面可以看到油层,再通过常规的方法,即可实现乳化含油废水中油资源的回收。
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