陶瓷膜過濾技術是當前國內外處理工業廢水的熱點技術,與其他過濾分離技術相比,膜過濾技術具有能耗低、分離效率高、工作可靠性強、設備占地面積少、自動化控制程度高等優點。利用膜過濾技術處理各種含油廢水,正常運行時不消耗化學藥劑,不產生新的污染。國內較早采用聚丙烯腈膜、聚膜、醋酸纖維素膜處理含油廢水,但是上述這些膜都是有機膜,存在著化學穩定性差、易老化、使用壽命短(僅為2~3年)、更換費用高以及不耐高溫、酸、堿及有機溶劑等、適用范圍和運行條件受限制等缺點。
目前,國內外已出現使用無機陶瓷膜處理各種含油廢水的趨勢。與有機膜相比,無機膜耐高溫、耐酸堿和有機質的腐蝕、機械強度高、使用壽命長(大于5年)、膜孔徑分布窄、截油率高、運行穩定性好,當含油乳化液污水的組成和濃度發生變化時,對滲透液水質影響小。此外,以無機陶瓷膜組件和廢水生化處理裝置結合而形成的膜生物反應器(MembraneBioreactor)也存含油廢水處理中呈現了良好的處理效果,成為含油廢水處理新的方向跚。文中主要研究了無機陶瓷膜過濾技術對餐飲廢水的處理,探討了膜的孔徑、膜內壓力、進水濃度、溫度等操作條件對膜通量和廢水C()D去除率的影響。
1實驗部分
實驗所用廢水取自鎮江市觀海樓大酒店,COD值約為5000~7000mg·L,pH值約為7.O~8.5。實驗采用的陶瓷膜由南京工業大學膜科學與技術研究所研制,膜管長500mm,外徑30mm,通道內徑4mm,通道數為19。膜孔徑分別為0.05m、0.1m、0.2m、0.5m、0.8m,其支撐體為19孔道多孔氧化鋁陶瓷芯,其中氧化鋁含量大于99。將原水加入貯槽,南循環泵打人陶瓷膜組件進行錯流過濾,滲透液由組件側面流出,截留液流回貯槽中。過濾壓差由進口壓力、出口壓力及滲透側壓力計算得到,膜通量采用秒表、量筒測定一定時間內流出的液體體積并結合膜面積計算而得。
2實驗結果與討論
2.1操作參數對膜通量的影響
2.1.1過濾壓差對膜通量的影響
過濾壓差即膜管人口和出口的平均壓力與滲透側的壓力之差,在膜過濾過程中即為傳質的推動力。使用0.05m的陶瓷膜過濾廢水,通過改變進、出膜壓力,從而改變過濾壓差,探討過濾壓差對膜通量的影響。實驗結果如圖1所示,膜通量隨過濾壓差的增大而增大。這是由于過濾壓差是膜過濾過程的推動力,是影響膜通量的主要因素,壓差變大,使滲透液透過膜速度加快,通量增加。
2.1.2膜孔徑對膜通量的影響
固定陶瓷膜內壓力為0.18kg·cm,分別使用不同孔徑的陶瓷膜過濾餐飲廢水,得到一系列膜通量數值如圖2所示,隨著膜孔徑由0.05m逐漸增大至0.8m,膜通量變大。這是由于隨膜孔徑增大,單位時問內透過單位膜面積的液體量增多,即膜通量變大。
2.1.3溫度對膜通量的影響
固定膜的孔徑為0.05m,膜內壓力0.18kg·cm,在一定范圍內改變運行溫度,測定不同溫度條件下的膜通量實驗結果見圖3,隨操作溫度的升高,膜通量增大。這可能是由于溫度升高,可使餐飲廢水的粘度降低,并使其中所含各種成分的分子運動加快,從而減小了過濾時液體的流動阻力,使膜通量變大。但圖中亦可看出,當溫度升高至3O℃后,膜通量隨溫度升高而增加的速度減緩。
2.2操作參數對COD去除率的影響
2.2.1膜孔徑對COD去除率的影響
固定溫度T一25C,進水COD=4875.6mg·I,膜內壓力0.13kg·cm,改變膜孔徑,測定出水COD實驗結果如圖4所示,膜孔徑對COD的去除率有較大影響,隨膜孔徑的增大,COD去除率降低。這主要是由于餐飲廢水中含較多懸浮物質,而這些懸浮物質即為廢水COD的主要來源,當用孔徑較小的陶瓷膜進行過濾時,截留的懸浮物較多,兇而COD的去除率較高。由圖中還可看出,當膜孔徑小于0.2“m時,COD去除率顯著上升,說明粒徑0.2m以下的懸浮物在廢水中占有較大比例。
2.2.2膜內壓力對COD去除率的影響
分別用0.8m、0.5m、0.2m的陶瓷膜過濾廢水,并改變膜內壓力,測定出水COD實驗結果如圖5所示,膜內壓力對COD去除率的影響很小。這可能是由于膜內壓力影響的是滲透液透過膜的流速,膜內壓力變大,流速也隨之變大,但并不能使膜截留更多的懸浮物,而COD主要以懸浮物的形式存在,所以膜內壓力的變化對COD的去除率影響不大。
2.2.3進水濃度對COD去除率的影響
使用0.5cm/m的陶瓷膜過濾廢水,固定膜內壓力為0.18kg·cm,改變污水進水濃度,測定出水COD,實驗結果見圖6,隨進水濃度的升高,COD去除率增大。這可能是由于隨進水濃度的增大,廢水經膜過濾所截留的懸浮物質的絕對數量增多,而懸浮物質又是餐飲廢水COD的主要表現形態,故表現出來COD去除率增大的趨勢。這說明陶瓷膜過濾技術特別適合于高濃度餐飲廢水的處理。這對餐飲廢水的處理具有非常重要的現實意義,可大大降低高濃度餐飲廢水的處理費用。
3結論
操作參數對膜通量有較大影響。隨過濾壓差增大,膜通量增大;隨膜孔徑增大及運行溫度升高,膜通量增大。操作參數對餐飲廢水的COD去除率也有影響。隨膜孑L徑增大及進水濃度升高,廢水COD的去除率增大;但膜內壓力對COD去除率影響不大。