煤氣化含酚廢水滲透蒸發(fā)處理工況研究.pdf

1、隨著社會(huì)進(jìn)步和人類需求的增加，對(duì)能源的需求急劇上升。由于大多數(shù)國(guó)家都以原煤為原料進(jìn)行制氣，在這過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的高濃度的含酚廢水。酚類物質(zhì)是一種重要的工業(yè)原料。對(duì)于高濃度的含酚廢水，一般考慮對(duì)其中的酚進(jìn)行回收，在進(jìn)行后續(xù)的生化處理。膜分離技術(shù)是最近幾十年逐漸發(fā)展起來(lái)的高科技產(chǎn)物，其中滲透蒸發(fā)技術(shù)具有環(huán)境友好、操作簡(jiǎn)單、適用性廣泛等優(yōu)點(diǎn)，受到了國(guó)際上很多研究人員關(guān)注。
　　本課題基于以上背景開(kāi)展，利用滲透蒸發(fā)技術(shù)回收廢水中的酚類物質(zhì)

2、，使其濃度降低到可進(jìn)行生化處理的程度。本實(shí)驗(yàn)選擇 PDMS膜、ZSM型分子篩填充PDMS膜和 NaY型分子篩填充 PDMS膜為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，考察其對(duì)滲透蒸發(fā)性能的影響?？疾旄鞑僮鳁l件對(duì)滲透蒸發(fā)技術(shù)處理煤氣化含酚廢水的影響。由于實(shí)際廢水的濁度較高，因此需要先進(jìn)行混凝預(yù)處理，選擇聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺為混凝劑和助凝劑進(jìn)行混凝實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過(guò)混凝預(yù)處理后，可使廢水中的 SS由1190 mg/L降低到510mg/L，對(duì)酚的去除率達(dá)到20.09％。

3、　　影響滲透蒸發(fā)過(guò)程因素主要由系統(tǒng)溫度、液料流速以及膜下游壓力。酚的滲透通量和系統(tǒng)溫度之間關(guān)系滿足 Arrhenius方程，隨著溫度的升高，滲透通量逐漸增加；液料流速的增大主要是增強(qiáng)了膜上游液料的湍流程度，降低膜表面的濃差極化和溫差現(xiàn)象，促進(jìn)酚在膜相中的吸附溶解作用，從而提高酚的通量；降低膜下游的壓力可以增大膜兩側(cè)的壓力差和酚的濃度差，使酚的傳質(zhì)推動(dòng)力提高，從而增加酚的滲透通量。
　　使用有效直徑為5cm、膜面積為19.658cm

4、2的膜反應(yīng)池，對(duì)混凝后濃度為1850mg/L煤氣化廢水進(jìn)行滲透蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)表明，系統(tǒng)溫度50℃，液料流量3.6L/h，膜下游壓力保持在1000Pa時(shí)，為最佳的運(yùn)行條件，PDMS膜的滲透通量為7714.98mg/h·m2。
　　通過(guò)對(duì)滲透蒸發(fā)傳質(zhì)模型的研究，可推得總傳質(zhì)系數(shù)、液相傳質(zhì)系數(shù)以及膜相傳質(zhì)系數(shù)關(guān)系式，并且通過(guò)改變膜表面液料的流動(dòng)狀態(tài)，可以使液相傳質(zhì)系數(shù)提高。在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用相關(guān)公式可以計(jì)算出酚在 PDMS膜滲透蒸

5、發(fā)過(guò)程中的傳質(zhì)系數(shù)，總傳質(zhì)系數(shù) KM為2.87×10-6，液相傳質(zhì)系數(shù) kb為4.40×10-5，膜相傳值系數(shù) km為3.07×10-6。
　　在最佳運(yùn)行條件下，增加分子篩的填充率可以促進(jìn)膜對(duì)酚的吸附溶解過(guò)程進(jìn)行，但是填充率高達(dá)一定程度反而會(huì)降低膜的滲透通量，實(shí)驗(yàn)表明填充率為5%ZSM型分子篩填充膜處理效果要高于10%的填充率。填充率為45%的 NaY型分子篩填充膜的滲透通量高于填充率30%和60%的膜。5%ZSM型分子篩填充膜的

6、酚的滲透通量為14325.42mg/h·m2，酚的濃度降低到270.76mg/L，酚的去除率達(dá)到85.33%。
　　使用有效直徑為25cm、膜面積為490.625cm2的膜反應(yīng)池進(jìn)行滲透蒸發(fā)放大實(shí)驗(yàn)，液料流速為75L/h，膜反應(yīng)池下游保持壓力為1000Pa,并保持系統(tǒng)溫度在50℃條件件下，酚的去除率達(dá)到86.26%，酚的濃度降低到253.46mg/L。此時(shí)酚的滲透通量為9901.72mg/m2·h，此時(shí)已經(jīng)達(dá)到可進(jìn)行生化處理的程度