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超滤技术处理废乳化液的试验研究

来源:海德能膜公司作者:海德能膜发表时间:2013-06-05 14:04:10

  国外早在20 世纪60 年代末就开始将超滤装置用于工业系统,我国从70 年代开始着手这方面的研究上作。但无论在国内还是国外,将超滤装置应用于废水处理工程的并不普遍,这与超滤装置相对昂贵的价格,技术的复杂性有一定关系。但随着超滤技术的进步和经济的发展,这项技术在污水处理过程中体现了许多优势[2]:不需要添加化学试剂大大降低运行费用;易于操作和维护;占地面积小等。

  1.前言

  海德能分离膜自从该超滤装置建成以来,可正常处理废乳化液废水,超滤出水含油小于100mg/L,COD小于15000mg/L,可进入油碱性废水处理工序,基本上可满足机组生产需要。但在长期的运行过程中也出现一些问题:超滤膜管通量衰减很快,在某些运行单程,膜管经清洗后投运不到8 小时后单套超滤装置通量小于0.5m3/L,失去继续运行的意义,需重新清洗,但在第二次清洗后,超滤膜管通量衰减速度仍较快; 超滤膜管破裂较多,2005 年1~11 月平均每月超滤膜管破裂15 根,既增加超滤处理成本,也降低超滤装置处理效率;超滤膜管的内孔、过滤器内过滤网经常被堵塞等。

  上述异常情况严重影响超滤装置的处理效率,因此如何改进超滤装置运行方式,消除上述异常现象已成该厂的当务之急。本论文针对该厂的实际问题,研究了废乳化液的pH 值、温度、超滤膜管的清洗方式对超滤膜管通量的影响规律,实验结果对上述问题的解决提供了帮助。

  2.试验材料与仪器

  2.1 试验材料

  2.1.1 膜管

  管长1.2m,管外径30mm,通道内径5mm,每管通道数19,以氧化铝和氧化硅复合物为支撑体,ZrO2为分离层。

  2.1.2 试剂及仪器

  脱盐水:自制

  四氯化碳  油含量测定仪:非分散红外测油仪OCMA-350

  2.2 试验方法

  2.2.1 废乳化液pH 对超滤通量的影响

  连续测定调节平流池中废乳化液的pH 值,并测试在该pH 值时超滤膜管运行通量和滤液含油量。调节平流池内废乳化液pH 值分别为6.8、7.6、8.9、10.1、12.3。

  2.2.2 废乳化液温度对超滤通量的影响

  废乳化液pH值越高,超滤起始通量越大,且衰减速度越慢。当废乳化液pH值超过9时,起始通量已超过2.0m3/h,衰减速度较慢。废乳化液pH超过10.1 时超滤通量虽有所上升,但上升幅度较小,衰减速度无明显变化。且将废乳化液调节高pH,消耗片碱量较大,对超滤膜管使用寿命也有不良影响。根据超滤装置和废乳化液的实际情况,平流池的pH值较佳控制值在9~10.5。废乳化液pH 高,超滤通量大、衰减速度慢的原因是废乳化液中轧制油的主要成分是动物或植物油脂,在高pH 值时,油脂与水中的碱发生皂化反应,大油滴分散成很多小油滴,油滴间凝聚和架桥能力下降,废乳化液的粘度将明显降低,使超滤通量增加。

  3.2 废乳化液pH 值对超滤滤液含油量的影响

  废乳化液pH 值越高,滤液中油含量越高,滤液澄清。废乳化液在高pH 值时滤液油含量虽较高,但未超过后续工序的处理能力,不会对后续工序造成不利影响。废乳化液pH 值越高,滤液中油含量越高的原因是在高pH 值时部分油脂皂化分解成甘油和高级

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  脂肪酸盐,高级脂肪酸盐进入水相中是滤液含油量有所上升,高级脂肪酸较易生化,有利于生化池细菌生长。

  3.3 废乳化液温度对超滤通量的影响

  废乳化液温度越高,超滤通量越大,超滤通量衰减速度较小。温度在65℃时,起始通量已达2.2m3/h,24 小时后通量可保持在1.4m3/h ,可满足实际生产需要。废乳化液温度继续升高,超滤通量可进一步上升,但上升幅度不大,但过高的温度将导致膜管破裂数增加,且蒸汽浪费较大。因此结合超滤装置实际情况,进超滤膜管的废乳化液温度控制(65±5)℃。废乳化液温度升高后超滤通量增加的原因是温度越高,废乳化液的粘度减小,废乳化液中轧制油的流动性增加,因而超滤通量增加。轧制油流动性增加后对超滤膜管内壁和微孔的黏附力下降,因而超滤通量衰减速度慢。

  3.4 废乳化液温度对超滤滤液中油含量的影响

  废乳化液温度越高,超滤滤液中油含量上升,但上升幅度较小。滤液中油含量均在后续工序处理能力内。

  3.5 清洗方式对超滤通量的影响

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  由于膜表面浓差极化现象随着废乳化液浓度的提高而不断增加,因此在运行一段时期时,均需要对超滤设备进行清洗。这是因为运行周期结束时,膜的表面会形成一层凝脱层,这个凝脱层是由油脂、金属和灰尘的微粒组成的。这个凝脱层会使超滤膜的渗透率大大下降,使超滤系统将无法正常运行。超滤管的清洗方法一般有三种:① 碱洗法② 酸洗法③ 机械清洗法。本试验超滤膜管连续运行10 单程只进行碱洗后,超滤膜管起始通量变化曲线。超滤膜管起始通量在运行3 周期后开始快速减小,且超滤通量衰减较快。根据超滤装置的实际情况,超滤装置每个运行单程进行碱洗,每三个运行单程进行酸洗,这样效果更佳。

  上述试验通量快速减少的原因是废乳化液中含有大量的铁份等固体杂质,而碱洗只能洗除黏附在超滤膜管内壁和微孔内的油脂,但不能洗除黏附在超滤微孔内的铁粉等固体杂质,因此随着固体杂质在微孔内聚积,导致超滤起始通量越来越小。而酸洗可将铁粉等固体杂质溶解,使超滤膜管恢复较高的通量,但过多的酸洗对膜管的机械强度影响较大。因此两种方法结合将会更好。

  4.结论

  根据现场的动态试验结果和文献资料[6]结合可得出以下结论:

  ①超滤膜处理废水,在不同的料液情况下,可以根据试验来调整料液的pH,温度等条件使膜污染减轻,增大膜通量。也可同时改变膜的运行状态(如清洗方式,膜压力等),使处理效果达到较优。

  ②该厂的超滤装置较佳控制运行参数可调整为以下:原温度为75℃左右,现调节为温度=(65±5)℃;原废水pH 的值为7~8,现调整为 pH=9~10.5;超滤装置由只进行碱洗,现调整为每个运行单程进行碱洗,每三个运行单程进行酸洗交替进行。

  ③为控制废乳化液中的固体含量,每半年对平流池进行清理。

  5.实施效果

  自从上述操作方法以工艺通知单形式下发到废水站,开始超滤装置操作方法改进后,超滤装置的运行效率快速上升,完全满足前方机组生产需要,超滤膜管破损数由实施前每月15 根降低到每月59 根,每月可降成本18000 元,实施效果明显。

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