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电镀废水纳滤膜（NF）浓缩回用研究

作　者: 包子健
导　师: 杨岳平
学　校: 浙江大学
专　业: 环境工程
关键词: 电镀综合废水 NF90 NF270 条件优化浓差极化工程试运行
分类号: X781.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着国民经济的高速发展,我国工业废水排放量急速增加,但随之也带来了大量污染。在各种污染源中电镀废水以其毒性大,排放量大,难治理,尤其值得关注。目前膜分离法处理电镀污水以双膜法MF+RO最为主流。但RO膜易受到各种污染因素的影响,且RO膜对于进水要求高,所以限制了整个膜系统处理回用电镀废水的效率,至多只能达到50%-65%。而纳滤(简称NF)是近几年发展较快的一项膜技术。其具有筛分效应和Donnan电荷效应的分离特性,这使得NF膜对于二价或高价离子截留效果更好,加之其较强的抗污染性,因此在RO膜系统处理的基础上能应用NF膜深度浓缩电镀废水,提高整个系统的回用率达到90%左右,具有一定的优势。本论文将考察纳滤膜浓缩处理电镀废水的可行性,研究浓差极化、操作压力和原料液浓度对截留性能的影响,揭示其规律,模拟工程效果,为纳滤膜处理实际电镀综合废水提供指导,取得的主要研究结果和结论包括：1.本论文分别考察了陶氏NF270-400和NF90-400型纳滤膜在不同操作压力、不同进水水质等条件下的分离特性及处理效果。通过条件实验研究发现NF90和NF270膜在处理综合电镀废水的效果上有明显的差异,NF90以其表面固定电荷密度高的特性,相比NF270表现出了更高更加稳定的重金属离子截留率能力,且截留能力相对稳定在90%左右,但其产水量相比NF270却相对较小,只有NF270的1/3左右。且两种膜在进水压力为1.6Mpa时表现出最好的离子截留能力,即便在进水电导率30000μs/cm时,即原水浓缩7倍左右时,产水Zn2+浓度仍能控制1.2mg/L以下,Ni2+浓度能控制在0.4mg/L以下,符合国家排放标准。2.论文进一步对NF90/270纳滤膜浓差极化进行分析,以实际的综合电镀废水为考察体系,在最佳操作压力1.6Mpa下考察了传质系数与浓差极化程度随膜面流速的变化关系。结果表明,两者传质系数k都随膜面流速增加而增加,浓差极化程度相应下降；同时渗透通量J对浓差极化有一定的影响,当渗透率增加时,传质系数k下降,浓差极化程度增加。而NF90相对NF270受到浓差极化的影响程度较大,即使在增加表面流速的情况下也很难降低到1.2以下,而采用的NF270膜元件,当膜面流速达到0.20m/s时浓差极化可以降到相对较小的程度,适合工程实际运行。3.论文最后对实际工程采用NF270膜元件进行运行测试,在进水为16000μs/cm时,压力为1.6MPa时,NF产水电导率稳定低于7000μs/cm,总系统浓水即NF浓水的电导率稳定在33000μs/cm至42000μs/cm, NF系统回收率在75%左右,RO/NF组合系统可实现95%的回收率,可以满足回用水水质和水量的设计要求。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-7
Abstract  7-10
目录  10-12
1 绪论  12-13
2 文献综述  13-28
  2.1 研究背景  13-21
    2.1.1 综合电镀废水的现状及危害  13-15
    2.1.2 国内外处理综合电镀废水的研究现状  15-21
  2.2 纳滤膜研究现状概况  21-26
    2.2.1 纳滤膜的概念  21
    2.2.2 纳滤膜的分离及传质机理  21-23
    2.2.3 纳滤技术的应用  23-26
  2.3 本论文的研究目的及内容  26-28
    2.3.1 本论文的目的及意义  26
    2.3.2 本论文研究的主要内容  26-28
3 实验装置及分析方法  28-32
  3.1 实验流程及装置  28-29
  3.2 实验主要试剂仪器及分析方法  29-32
    3.2.1 主要仪器及试剂  29-30
    3.2.2 样品分析方法  30-32
4 纳滤膜浓缩电镀废水的特性研究  32-45
  4.1 纳滤透膜浓缩处理电镀废水测试步骤与方法  32-33
  4.2 实验结果分析  33-43
    4.2.1 进水盐浓度对产水质量以及膜通量的影响  33-36
    4.2.2 操作进压对产水水质以及膜通量影响  36-38
    4.2.3 进水温度对膜通量的影响  38-39
    4.2.4 纳滤膜对COD去除效果的分析  39-41
    4.2.5 纳滤膜对重金属离子及阴离子去除效果的分析  41-42
    4.2.6 纳滤膜的清洗  42-43
  4.3 本章小结  43-45
5 卷式纳滤膜内浓差极化的研究  45-54
  5.1 卷式纳滤膜组件构造  45-46
  5.2 浓差极化模型及其系数计算公式  46-49
    5.2.1 浓差极化模型的计算  46-48
    5.2.2 浓差极化下的传质方程  48-49
  5.3 卷式纳滤膜组件浓差极化实验  49-52
    5.3.1 实验研究方法  49
    5.3.2 实验结果分析  49-52
  5.4 本章小结  52-54
6 综合电镀废水纳滤工艺的工程应用研究  54-63
  6.1 实验步骤和方法  54-55
  6.2 实验结果分析  55-61
    6.2.1 纳滤膜系统段模拟分析计算  55-57
    6.2.2 操作进压对连续运行的影响  57-58
    6.2.3 温度变化对连续运行的影响  58-59
    6.2.4 连续运行的回用效率及清洗效果研究  59-61
  6.3 本章小结  61-63
7 结论与展望  63-66
  7.1 结论  63-65
  7.2 展望  65-66
参考文献  66-70
攻读硕士学位期间已录用的论文  70

电镀废水纳滤膜（NF）浓缩回用研究

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