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《天津大学》 2006年
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去除水中有害金属离子的膜化学反应器研制及其机理研究

高永  
【摘要】: 工业废水成分复杂、毒性大,尤其是工业废水中含有多种有害金属离子,不能被环境中的微生物降解,会通过食物链逐渐富集,对人和生物有很强的毒害作用。研究去除工业废水中有害金属离子的机理及处理设备的研制对消除有害金属的危害、加强有害金属和废水的回收利用、促进清洁生产具有重要的意义。本课题重点研究化学混凝-微滤工艺处理含241Am放射性废水和铅蓄电池生产废水,并利用激光测速仪(LDA)测定了膜反应器内的流速分布,为优化反应器结构及运行条件提供了数据支持。 处理放射性废水的试验主要分为“冷试验”和“热试验”两部分。冷试验采用自来水代替原水投加铁盐来观察膜的抗污染能力,为热试验提供运行参数;通过热试验来考察装置处理放射性废水的实际效果。冷试验装置累计处理水量5177.6 L,排泥28 L,出水浊度低于0.5 NTU。在热实验中发现,该装置直接处理放射性原水难以达到排放要求,调节进水pH值为2~4后投入KMnO4氧化处理,去除水中的表面活性剂等有机物,再经化学混凝-微滤工艺处理,出水水质非常好。当原水含241Am放射性活度为890~11900 Bq/L时,处理后出水241Am活度低于1 Bq/L的排放标准,去污系数达47600。 采用混凝-微滤工艺处理含铅废水试验,分烧杯混凝试验和装置运行试验两阶段进行,分别以NaOH和石灰为沉淀剂运行膜反应器。以NaOH为沉淀剂处理水量1596.8 L,浓缩倍率为1247.5。出水总铅浓度为0.001~0.052 mg/L,浊度低于0.2 NTU。以石灰为沉淀剂共处理水量1401.6 L,浓缩倍率为876。出水总铅浓度为0.001~0.14 mg/L,浊度低于0.4 NTU。试验中发现原水中铁的存在促进了铅的去除,反应器中硫酸根浓度对膜通量有很大影响。 针对混合液的性质和膜分离的操作条件对膜污染特性进行了研究,并提出了控制膜污染的措施。化学混凝-微滤膜工艺的运行中会出现临界污泥浓度(critical mixed liquor suspended solid,CMLSS),CMLSS主要受膜污染程度、混合液污泥的粒度分布、膜面剪切流速以及运行方式等因素的影响。可针对运行中膜阻力各部分的变化规律,采取有效的方法减缓膜的污染。 通过采用LDA技术测定膜反应器内的流速分布状况,研究不同类型的导板、曝气强度对膜面附近混合液主体流速的影响,进而优化膜反应器的结构及运行条件。加设导流板可以显著增大混合液在膜面附近的上升时均流速,同时脉动流速也有所增大。设置波纹板可提高混合液的紊动性。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:X703.3

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