混凝陶瓷膜微滤工艺处理焦化废水的实验研究

硕士学位论文作者姓名易艳红学科专业化学工程指导教师阮复昌教授所在学院化学与化工学院论文提交日期2010年5月混凝+陶瓷膜微滤工艺处理焦化废水的实验研究Experimentalstudyoncokingwastewatertreatedbycoagulation+ceramicmembranemicrofiltrationprocessADissertationSubmittedfortheDegreeofMastorCandidate：YiYanhongSupervisor：Prof.RuanFuchangSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TQ学校代号：10561学号：200720115385华南理工大学硕士学位论文混凝+陶瓷膜微滤工艺处理焦化废水的实验研究作者姓名：易艳红指导教师姓名、职称：阮复昌教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：化学工程研究方向：化学反应工程论文提交日期：2010年5月26日论文答辩日期：2009年6月3日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：委员：华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：□保密，在年解密后适用本授权书。□不保密。学位论文全文电子版提交后：□同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：指导教师签名：日期：I摘要焦化废水中含有大量的油和难降解有机物，成分复杂多变，属于难处理工业废水。本论文组合混凝+陶瓷膜微滤工艺对萍乡钢铁的的生化前的焦化废水进行预处理，在最佳处理条件下，高效的降低了废水的浊度、色度、含油量和COD值。上述四污染物质的去除率分别高达95%、80%、90%和81%，既体现了混凝与陶瓷膜微滤两种废水处理工艺的兼容性与互补性；也显示出混凝+微滤法处理焦化废水的高效性，还可以减轻深度处理的负担。本文首先采用陶瓷膜微滤处理含有超细固体颗粒的模拟废水，系统探讨了操作方式及反冲条件对陶瓷膜过滤器稳定运行的影响，考察了操作参数如操作压力、模拟废水的浓度、反冲压力、周期及时间对陶瓷膜分离效果的影响，确定了适宜的分离工艺:膜进口压力0.2MPa，模拟废水浊度为150NTU，反冲压力为0.2MPa，周期为4h或膜压差达到0.02MPa启动反冲，反冲时间为10min。其次对宁波钢铁的剩余氨水进行了混凝处理，通过实验找出最佳混凝剂组合为PAC+PAM体系，最佳反应条件为：PAC和PAM投加量分别为150mg/L和6mg/L,废水温度为40oC，pH值在6～7之间，混凝反应沉降时间为30min。在此条件下进行混凝后焦化废水的最高除油率、浊度和色度去除率分别达到60%、92%和65%，废水由原来的棕黑色变为处理后的浅色澄清。实验结果表明混凝剂、助凝剂的种类和投药量，混凝反应沉降时间、废水的pH值、温度都能影响焦化废水混凝反应效果，其中混凝剂的种类和投药量及废水的pH值是主要影响因素。对被焦化废水污染后的陶瓷膜的再生工艺进行了研究，提出了首先用自来水对被污染膜进行物理清洗的方法，在一定的时间内使陶瓷膜在没有进行化学清洗的情况下能正常工作，而且可以显著地延长化学清洗周期和膜使用寿命。对于严重污染的膜应采用化学清洗方法，根据污染物的性质，选取适宜的化学药剂进行陶瓷膜的清洗实验研究，探讨清洗药剂浓度对陶瓷膜清洗效果的影响。组合两种最佳清洗浓度的清洗剂对陶瓷膜进行连续两步清洗，清洗后膜通量恢复率可达到88%以上，有效地解决了陶瓷膜污染后的再生问题。关键词：焦化废水；混凝；陶瓷膜；膜污染与清洗华南理工大学硕士学位论文IIAbstractCokingwastewatercontainslargeamountsoftaroilandnon-degradationorganiccompounds,complexcomponents,belongstorefractoryindustrialwastewater.Thisthesiscombinedcoagulation+ceramicmembranemicrofiltrationprocessestopretreatcokingwastewaterbeforebiochemicaltreatmentinPingxiangsteel.Inthebesttreatmentconditions,wastewaters’turbidity,color,oilcontentandCODvaluereducedefficiency.Theremovalrateofthefourpollutantscanupto95%,80%,90%and81%respectively,reflectedthecompatibilityandcomplementarityoftwowastewatertreatmentprocess—coagulationandceramicmembranemicrofiltration;Showedcokingwastewatertreatedbycoagulation+ceramicmembranemicrofiltrationinhighefficiency,canreducetheburdenofsecondarytreatment.Firstthisarticletreatsimulatedwastewatercontainingultrafinesolidparticlesbyceramicmembranemicrofiltration，theeffectofoperationmodeandbackwashconditionsonthestableexistenceofceramicmembranefilterswasdiscussedandtheeffectofoperatingparameters(suchaspressure,concentrationofwastewater,reversewashingpressure,timeandperiod)ontheseparateefficienciesofceramicmembranewereinvestigated.Andthesuitableseparationprocesseswasobtained:membraneinletpressure0.2MPa,simulatedwaterturbidity150NTU,reversewashingpressureof0.2MPa,backwashcycle4horfilmpressuredropreached0.02MPastartbackwash,backwashtime10min.Second,treatedtheresidualammoniainNingboSteelbycoagulation,receivedtheexperimentconclusionofPAC+PAMsystemisthebestcombinationofcoagulant,theoptimumreactionconditions:thedosageofPACandPAMwas150mg/Land6mg/L,watertemperatureis40oC,pHvalueisbetween6to7,coagulationsedimentationtimeis30min.Underthiscondition,thecokingwastewaterhighestoil、turbidityandcolorremovalratewerereach60%,92%and65%treatedaftercoagulation，atthesametimethewastewaterturnedbrownintolightclarified.Theoutcomeexpressthattypeanddosageofcoagulantandcoagulant-aid,coagulationsedimentationtime,wastewaterpH,temperaturecanaffectcokingwastewatercoagulationreactionresults,amongwhichthetypeanddosageofcoagulant,WastewaterpHvaluearemajorfactors.IIITheregenerationprocessofceramicmembranespollutedbycokingwastewaterwasstudied,firstofall,thephysicalmethodsofusingtapwatertocleancontaminatedmembranes,inacertainperiodoftime,tomakeceramicmembraneinnormalrunningalthoughnochemicalcleaning.Andcanextendthelifeofthechemicalcleaningcycleandthemembranesignificantly.Themembraneforseriouspollutionshouldbeusedchemicalcleaningmethods,accordingtothenatureofpollutants,selecttheappropriatechemicalsforcleaningceramicmembraneexperimental，TheeffectoftheconcentrationofcleaningagentsontheceramicmembranecleaningwasdiscussedCombinationoftwobestconcentrationcleaningdetergenttocleanceramicmembraneforcontinuoustwo-step,afterfluxrecoveryratereachmorethan88%,andsolvethepollutedceramicmembraneregenerationissueeffectively.Keywords:cokingwastewater;coagulation;ceramicmembrane;membranefoulingandcleaning华南理工大学硕士学位论文IV目录摘要............................................................................................................................................1Abstract.....................................................................................................................................II第一章绪