含盐废水预处理的中试研究
导读：预处理对TDS的去除率如图5所示。超滤作为一种高效的水处理技术已被越来越多的应用于工业废水处理。超滤，含盐废水预处理的中试研究。
关键词：含盐废水，预处理，超滤
含盐化工废水的处理是工业废水处理中的难点之一。含盐废水的排放带来十分严重的环境污染,特别是工业含盐废水,除本身含有高浓度的无机盐外,还含有大量的有毒难降解溶解性有机物如苯环类化合物和烃类等,此类废水的溶解性有机物含量高,一般物理化学方法难以处理,而生化处理多局限在配水试验,因此,研究工厂实际排放的高含盐废水生物处理的可行性、机理和处理条件是十分必要的[1]。硕士，超滤。目前对含盐废水的处理一般有生化降解、蒸发、电解、离子交换、膜法等方法。与其他方法相比，反渗透膜分离技术具有不发生相变、杂质去除范围广、分离装置简单、脱盐效率高等优点。因此其得到越来越广泛地应用。硕士，超滤。通常一个完整的脱盐系统由预处理系统与除盐系统组成。常规的预处理手段主要有混凝沉淀、过滤、超滤与微滤等。通过预处理，可以对废水中的污染物进行一定程度的降低，减少污染物对反渗透膜的污染，预处理对于系统的长期安全稳定的运行至关重要，工艺设计的正确与否直接关系到膜元件的寿命，从而影响到操作成本[2]。
本试验采用混凝-多介质过滤-超滤的工艺对进入反渗透系统的高含盐废水进行预处理，以考察其对COD、硬度、TDS、浊度等的去除效果。超滤作为一种高效的水处理技术已被越来越多的应用于工业废水处理[3~4]。
1 试验部分
1.1 试验用水
试验用水取自天津化工厂含盐化工废水。水样水质分析：COD均值为242.45mg/l,硬度均值为2353.35 mg/L，浊度均值为60NTU,TDS均值为7605mg/l,PH范围为9~11。
1.2 分析项目及分析方法
化学需氧量(CODcr):重铬酸钾法;浊度：哈希2100P浊度仪测定;硬度：EDTA滴定法;TDS、pH值:哈希HQ40d多参数测试仪。
1.3 试验工艺流程
本试验采用的工艺流程如下图1所示，原水先进入反应池1，在PAC絮凝的作用下，总溶解性固体(TDS)、化学需氧量(COD)、浊度等得到一定的去除。在反应池2中投加Na2CO3，去除水中的硬度，降低对后续膜系统的负荷，废水再经过多介质过滤装置、超滤系统，进一步去除微生物、悬浮物和胶体等杂质。
| 图1. 试验工艺流程图 Fig 1. Schematic diagram of experimental process |
2 结果分析与讨论
2.1 COD的去除效果
图2. 试验COD变化曲线
Fig 2. The removal of COD
通过絮凝沉淀试验，得到当PAC为43.75mg/L，其对胶体的聚集沉淀效果最好，故确定投药量为43.75mg/L,经过混凝沉淀、多介质过滤后的原水COD的脱除率可以达到57.30%。硕士，超滤。混凝通常对悬浮物、浊度、色度等的去除效果较显著，但其对有机物也有一定的去除。混凝对有机物的去除机理有胶体颗粒有机物的脱稳和中和、沉淀、吸附共同沉降等。由于多介质(石英砂等)具有较小的过滤阻力和很大的比表面积，因此对水中的溶解性有机物，如苯类、酚类化合物等具有很强的吸附能力，而且对于用生物法和化学法很难去除的有机污染物，如色度、异臭、表面活性剂、合成洗涤剂和染料等都有较好的去除效果。
由上图2可知，超滤对COD的去除率并不高，这是因为水中的有机物一部分为颗粒状有机物，一部分为溶解性有机物，超滤主要应用于液体中的颗粒物、胶体、大分子有机物等的分离[5]。对于溶解性的有机物，尤其是小分子有机物，超滤的膜孔径很难以对其进行有效地截留。
2.2 硬度的去除
图3. 试验硬度变化曲线
Fig 3. The removal of hardness
在反应池2中，通过投加Na2CO3去除水中的总硬度，随着Na2CO3量的增加，水中的Ca2+、Mg2+逐渐减少，但并不是Na2CO3投加越多越好，一方面，Na2CO3价格较贵，从经济效益上需要控制，另一方面，随着Na2CO3投加的增加，水中的Na+不断增加，使得水中TDS增高，加重后续系统的脱盐负荷。所以从经济和工艺效益两方面来考虑，确定Na2CO3的投加量为1.25g/L。硕士，超滤。经过预处理后，硬度的去除率可达到85.32%。硕士，超滤。
2.3 浊度的去除
图4. 试验浊度变化曲线
Fig 4. The removal of turbidity
混凝和多介质过滤吸附对浊度的去除效果明显，出水的浊度一般可达到3NTU以下。经过超滤后的净化出水浊度都小于1NTU，达到0.5NTU左右。超滤的出水浊度甚至不受原水浊度的影响，可见超滤对浊度具有良好的除浊功能。膜经过水力冲洗后，膜表面截留的杂质受回流水冲刷掉，减轻了对膜的污染。
2.4 TDS的去除
预处理对TDS的去除率如图5所示，从图中可以知道，TDS的去除率并不高，一般在55%左右，而超滤系统对TDS的去除效果微乎其微。这可能是因为水中溶解性的离子等粒径都较小，预处理系统不能对其进行有效地拦截。所以要对含盐水中无机盐进行去除还需要通过后续的反渗透系统进一步的处理。
图5. 试验TDS变化曲线
Fig 5. The removal of TDS
3 结论
1)在PAC投加量为43.75mg/L条件下，预处理系统COD的去除率可达50%以上，硬度去除率最高可达85.32%，浊度降至1NTU以下。通过混凝、活性炭吸附、超滤等预处理可以对COD、硬度、浊度等进行有效地去除，为后续的反渗透处理提供水质保证。
2)超滤对有机物的去除效果一般，但对浊度的去除效果明显，且其出水的浊度不受进水的浊度影响，均可达到1NTU以下。硕士，超滤。
3)预处理对TDS的去除率在45%左右，表明其对盐的脱除能力有限，所以含盐水中无机盐的脱除还需寄予后续的反渗透膜工艺。
参考文献
[1]何健，陈立伟，李顺鹏等.高盐度难降解工业废水生化处理的研究[J].中国沼气,2000 ,18 (2):12.
[2]孙杨，张守海，杨大令等.高浓度含盐含酸有机废水预处理及膜清洗初试[J].化工时刊,2008,22(8):1~3.
[3]Marcucci M, Ciardelli G,Matteucci A, et al. Experimental campaigns on textile wastewater for reuse bymeans of different membrane processes[J].Desalination, 2002,149(1-3):137~143.
[4]Pia A, Roca J A M. Reuseof wastewater of the textile industry after its treatment with a combination ofphysicochemical treatment andmembrane technologies[J]. Desalination,2002,149(1-3):169~174.
[5]谢鹏.超滤及反渗透组合工艺处理高盐水[J].中国资源综合利用，2005，9:1~3
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