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膜吸收法与膜生物反应器组合系统处理高浓度氨氮废水的研究

朱振中  
【摘要】: 膜技术被称为21世纪水处理技术的原因在于:膜技术与传统水处理技术相比,具有节能、投资少、操作简便、处理效率高等特点。随着膜分离技术的日臻完善,新的膜材料、膜结构及操作方式不断涌现,采用膜技术进行高浓度氨氮废水的处理已逐步成为研究的热点。 本论文以气膜接触器(Gas Membrane Contactor,GMC)和颗粒污泥膜生物反应器(Granular Sludge Membrane Bioreactor,GSMBR)为基本单元构建了用于处理高浓度氨氮废水的组合式膜系统,先后对气膜接触器的传质特性、颗粒污泥膜生物反应器的运行特征及组合系统的实际运行效果进行了重点研究,主要研究内容如下: (1)考察高浓度氨氮废水中的氨在气膜接触器中的传质特性。用膜吸收法去除水溶液中易电离或缔合的易挥发性物质(如氨)时,宜用挥发性物质的平衡浓度而非总浓度来计算总传质系数、膜通量和去除率。膜吸收过程中,料液的起始pH值越高,氨的传质效率、膜通量和氨氮去除率就越高。料液的pH值不仅会对膜传质系数有影响,对管侧传质系数也有影响。非缓冲溶液中料液pH值及其变化对氨传质的影响可由式描述。在二个不同结构的膜接触器中,其预测值与实验值均能很好地吻合。挥发性物质浓度增加,溶液粘度值增大。但无论溶液是否为缓冲体系,在50mg·L~(-1)~10000mg·L~(-1)浓度范围内,传质系数的变化幅度均小于5%。式较式更能合理地解释膜吸收过程中挥发性物质浓度对传质系数的影响。温度升高将使传质速率增大,有利于挥发性物质的去除。 (2)研究膜吸收过程中的伴生渗透蒸馏现象及其影响。尽管膜吸收过程中的伴生渗透蒸馏现象对氨的传质无明显影响,但对产品浓缩、操作系统的运行效率等影响较大。盐浓度差、温度差和料液流速等显著影响渗透蒸馏通量。通过增加料液(上游溶液)的溶质(盐)浓度或增加膜两侧溶液温差的方法,可有效抑制或消除伴生渗透蒸馏。 (3)探讨膜吸收法处理实际高浓度氨氮废水的效果、膜污染及其清洗情况。采用膜吸收法去除和回收焦化厂剩余氨水中的氨和苯酚,二者的去除效果均较好。在相同实验条件(流速约为0.20m·s~(-1),温度40~60℃)下,氨的传质系数是


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