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连续微滤用于海水净化的运行条件优化
 [打印]添加时间:2017-07-26   有效期:不限 至 不限   浏览次数:2854
   连续微滤用于海水净化的运行条件优化张海瑶程方翟继超孙洁樊雄2,王太辰2(1.天津城建大学环境与市政工程学院,天津300384;2.中冶海水淡化投资有限公司,北京100028)通量、运行时间、反洗通量、反洗时间等运行条件对产水水质、单位净产水量跨膜压差增长量及产水率的影响,并对运行条件进行优化。结果表明,前处理工艺、膜通量和运行时间是影响单位净产水量跨膜压差增长量的显著因素,而过滤模式是影响产水率的主要因素。“混凝-沉淀-砂滤”作为前处理工艺可有效减少连续微滤进水的悬浮物含量;对外压空纤维膜而言,错流过滤减轻膜污染的效果不明显,宜采用死端过滤模式;其他优化运行参数为:通量40匕/扣2,11),运行时间30瓜反洗通量601/扣2,11),反洗时间60基金项目:“十二五”国家科技支撑计划(2012BAB17B02)联系作者:程方,教授;联系电话:13502032497;电子邮件:chengfang10sina.com连续微滤技术(CMF)是以中空纤维微滤膜为核心,辅以可编程式逻辑控制器(PLC)、清洗单元及管路阀门构成的以压力为推动力的连续过滤系统。

  其产水水质好,自动化程度高,尤其适用于双膜法(连续微滤+反渗透)水处理工艺,可为反渗透(RO)系统的稳定运行提供保障。实验采用CMF净化海水,作为RO海水淡化的预处理。

  连续微滤膜同样存在被截留物沉积在膜表面,造成膜污染的问题。前处理工艺、过滤模式和运行参数都会影响连续微滤的运行稳定性和产水成本。

  膜污染速度是影响运行稳定性的关键因素。恒通量运行时,跨膜压差(TMP)的升高可以直观地反映膜的污染,而TMP的升高与处理水量直接相关,本实验用单位净产水质量TMP增长量表征膜污染速度。另一方面,连续微滤系统的产水率是衡量运行条件合理性的重要指标,提高产水率有利于降低运行成本。中试将单位净产水量(体积)TMP增长量X和产水率Y作为正交实验指标,综合平衡2个指标并结合产水水质,逐个分析连续微滤的影响因素,得出优化运行条件,以期为大规模工程化应用提供。

  1实验部分1.1实验原水原海水取自河北省唐山市曹妃甸工业区某深水码头表层,2015年10月一1.2膜组件实验采用某公司的SMT-P50外压空纤维膜,膜材质为聚偏氟乙烯(PVDF),单支膜面积50m2,膜丝平均孔径0.1pm,膜丝内径0.7mm、外径1.3mm. 1.3实验方法连续微滤系统由PLC控制,电脑每20s记录1次进水流量、产水流量、错流流量、进水压力、产水压力和TMP.系统运行步序为过滤、气擦洗、气水反洗、反洗排水、正冲洗。系统恒通量运行,错流过滤时,浓水靠自有压力排出。气擦洗的体积流量取50m3/h(标准状态),正冲洗体积流量取3.5m3/h,正冲时间60s.膜厂家推荐的工艺参数见表1.表1膜厂家推荐的参数进水浊度/过滤通量/运行时间/反洗通量/反洗时间/连续微滤前处理工艺分别为“混凝-沉淀”和混凝剂为工业级液态三氯化铁,其中FeCU的质量分数为30°%.加药量为5mg/L.过滤模式分别为死端过滤和错流过滤,错流过滤的浓水错流流量为产水流量的20%. 1.4正交实验为考察各运行参数对连续微滤系统稳定运行影响的相对大小,选择恰当的前处理工艺和过滤模式提供依据,设计6因素2水平正交实验,见表2.表2优化前处理工艺和过滤模式正交实验因素与水平Tab.2Factorlevelsoftheorthogonal水平前处理工艺通量/运行时间反洗通量反洗时间过滤模式混凝-沉淀死端混凝-沉淀-错流砂滤1.5测定方法pH:HQ30D单通道多参数分析仪;温度:温度型在线浊度仪;COD按GB17378.42007中的碱性高锰酸钾法测定;总铁含量:邻菲啉分光光度法测定;SDIB:按ASTMD4189-2007的淤泥密度指数(SDI)的标准实验方法测定问。

  2结果与讨论2.1前处理工艺正交实验结果及方差分析分别见表3表5.表3优化前处理工艺和过滤模式Ls(27)正交实验结果实验号空列表4前处理工艺和过滤模式对单位净产水量TMP增长量影响显著性分析方差来源偏差平方和自由度方差/显著性前处理通量运行时间反洗通量"反洗时间过滤模式A误差e误差eA由表3和表4可知,前处理工艺对单位净产水量TMP增长量的影响极显著,前处理工艺为“混凝-沉淀”时,单位净产水量TMP增长量明显比“混凝-沉淀-砂滤”大。表明微滤膜过滤“混凝-沉淀”出水时,膜的污染速度更快。


 
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