【摘 要】
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本文针对目前沼液膜浓缩处理出现的膜前预处理效果差、膜浓缩工艺和原料浓不匹配且效率低、膜污染严重和运行成本高等问题,重点研究了不同孔径陶瓷膜和工艺参数对沼液预处理效果及助滤剂对预处理效果的影响,对比分析了不同运行压力和浓缩倍数对纳滤膜处理沼液的影响,并分析利用陶瓷膜-纳滤膜耦合共处理沼液的浓缩效果及其运行成本。主要研究结果如下所示:（1）本研究利用陶瓷膜过滤装置,采用两种孔径大小的陶瓷膜对沼液进行预
【基金项目】
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国家重点研发计划子课题（2019YFD1100603）,“生物强化秸秆高浓度混合发酵联产炭基有机肥技术”项目；
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本文针对目前沼液膜浓缩处理出现的膜前预处理效果差、膜浓缩工艺和原料浓不匹配且效率低、膜污染严重和运行成本高等问题,重点研究了不同孔径陶瓷膜和工艺参数对沼液预处理效果及助滤剂对预处理效果的影响,对比分析了不同运行压力和浓缩倍数对纳滤膜处理沼液的影响,并分析利用陶瓷膜-纳滤膜耦合共处理沼液的浓缩效果及其运行成本。主要研究结果如下所示:（1）本研究利用陶瓷膜过滤装置,采用两种孔径大小的陶瓷膜对沼液进行预处理工艺研究,探究膜通量的变化和预处理效果及添加助滤剂的作用,结果显示,陶瓷膜过滤作为沼液膜前预处理效果较好,当最适膜孔径为0.05μm、运行压力为0.24 MPa及浓缩倍数为3.5倍时,装置内陶瓷膜的膜通量可达到296 L/（h·m~2）,当陶瓷膜进水悬浮物（SS）和化学需氧量（COD）浓度分别为308±33.5 mg/L和3228±121.3 mg/L时,对SS和COD的去除率分别可达97.5%±0.2%和52.9%±2.6%;陶瓷膜进水氨氮（NH4+-N）、总氮（TN）、总磷（TP）和总钾（TK）浓度分别为511±25.6 mg/L、723±29.5 mg/L、31.6±2.4 mg/L和445±24.1mg/L时,去除率分别可达5.3%±0.2%、8.5%±0.2%、48.4%±0.3%和14.3%±0.3%;采用1%硝酸（HNO3）溶液-1%氢氧化钠（Na OH）溶液+0.05%次氯酸钠（Na Cl O）溶液-水的清洗方式,陶瓷膜的膜通量恢复率可达99%;当添加2%活性炭助滤剂时,0.05μm孔径陶瓷膜膜通量可达468 L/（h·m~2）,SS、COD、NH4+-N、TN、TP和TK去除率分别提高了1.3%、9.6%、2.2%、2.4%、15.9%和0.2%。（2）通过纳滤膜浓缩工艺参数对比分析,当最适运行压力为0.6 MPa、浓缩倍数为4倍时,以陶瓷膜透过液作为纳滤膜装置进水,装置内纳滤膜的膜通量可达26±2.6 L/（h·m~2）,当进水SS、COD和NH4+-N浓度分别为3.6±0.5 mg/L、1210.6±45.6 mg/L和472.6±8.3 mg/L时,纳滤处理后的去除率分别可达100%、73%±0.2%和25.4%±0.1%;当进水TN、TP和TK浓度分别为644.2±12.6 mg/L、11.3±1.6 mg/L和380.5±14.5 mg/L时,纳滤膜浓缩液中TN、TP和TK浓度分别为进水的1.5倍、2.3倍和1.7倍。采用0.5%柠檬酸溶液-0.5%EDTA四钠溶液-水的清洗方式,纳滤膜的膜通量恢复率可达95%;（3）采用陶瓷膜-纳滤膜耦合工艺对沼液进行浓缩处理研究,当装置进水沼液的总养分（TN+TP+TK）为1200±56.7 mg/L时,混合浓缩液中总养分（TN+TP+TK）为1496.3±21.3mg/L,养分浓度提升较小。透过液中SS和TP含量均小于1 mg/L,COD浓度为327±19.6 mg/L,均低于《畜禽养殖场污染物排放标准》（GB18596-2001）中的排放浓度,纳滤膜透过液中NH4+-N浓度仍高达353.3±5.2mg/L,陶瓷-纳滤膜浓缩工艺对于SS、COD和TP具有较好的截留效果,对于NH4+-N截留效果较差。依据对陶瓷膜-纳滤膜浓缩过程的能耗及膜折损对其沼液浓缩处理进行核算,计算得出处理1吨沼液装置运行成本约为29.23元。
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