高浓度养牛废水膜法处理技术研究

发布时间：2020-03-30 15:31

【摘要】：随着畜禽养殖废水的排放量逐年增加,畜禽养殖业污染已成为第三大污染源,仅次于工业污染和生活污染,严重阻碍农村环境治理的实施。未经处理的畜禽养殖废水对环境造成严重的污染,进而威胁人类健康。采用高效的方法处理并回收畜禽养殖废水非常必要。本文采用“超滤+反渗透”双膜法对养牛废水进行处理,并探究最佳的工艺条件。主要研究内容和结论如下:化学絮凝预处理:实验以高浓度养牛废水为研究对象,分别选用聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)为絮凝剂,聚丙烯酰胺(PAM)为助凝剂,研究絮凝剂和助凝剂的种类及用量、絮凝搅拌速度、絮凝时间等工艺参数对养牛废水预处理效果的影响,确定最佳预处理条件为:养牛废水中投加1.2%的PFS,300r/min快速搅拌30 s,150 r/min中速絮凝5 min,然后投加40 mg/L分子量为1200万的阳离子聚丙烯酰胺(CPAM),150 r/min搅拌30 s,50 r/min搅拌5 min,静置1 h。离心过筛后,上清液的浊度和化学需氧量(COD)分别为3.62 NTU和285 mg/L,对应的去除率为99.92%和94.51%。采用PFS和CPAM配合使用对养牛废水预处理效果较为显著,为后续养牛废水的膜法处理提供了有利的条件。超滤:研究多管道管式陶瓷膜在不同运行条件下对预处理后的养牛废水的处理效果。运行条件包括:膜孔径、跨膜压差(TMP)、膜面流速(CFV)、运行温度和进料液的pH。结果表明,最佳的超滤系统运行条件为:50 nm膜孔径、跨膜压差为0.2 MPa、膜面流速为4 m/s、运行温度为40℃及进料液pH等于6。在最佳运行条件下,进一步探究浓缩实验。结果表明,超滤系统可以将进料液浓缩5倍,并且具有较高的固体悬浮物(SS)、浊度和总磷(TP)的去除率,分别达到100%、99.20%和80.21%。此外,超滤膜能够稳定运行5个周期,这些结果表明管式陶瓷膜超滤可以作为养牛废水处理的有效方案。反渗透:研究反渗透过程中不同运行条件对超滤处理后的养牛废水的处理效果。运行条件包括:跨膜压差(TMP)、进水流量、运行温度和进料液pH。结果表明,最佳的反渗透运行条件为:跨膜压差为0.8 MPa;进水流量为200 L/h;运行温度为35℃以及进料液的pH等于7。在最佳的运行条件下,进行浓缩实验,当渗透液的体积为进水体积的20%时,仍能保证良好的出水水质。按照反渗透优化的最佳条件对一级反渗透的出水进行二级反渗透的深度处理。结果表明,随着二级反渗透渗透液体积的增大,渗透液中的物质浓度增加,但均满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》的二级标准。本课题从物理化学法出发,设计“超滤+反渗透”的技术路线对养牛废水进行处理,出水的电导率(EC)、NH_3-N、TN、COD、SS、浊度和TP去除率分别能达到87.49%、98.88%、98.90%、100%、100%和99.96%。不仅解决了养牛废水对环境的污染问题,而且弥补了传统养殖废水处理方法占地面积大、受环境因素影响大等不足,为畜禽养殖废水的处理提供新的思路,对膜法处理畜禽养殖废水奠定研究基础,并对其实际应用提供理论指导。
【图文】：

图 2-1 超滤膜系统装置原理图Fig. 2-1. Schematic of the ceramic membrane UF system1: 料液罐; 2: 冷凝器; 3: 温度计; 4: 离心泵; 5, 10: 阀门; 6: 流量计; 7, 9: 压力表; 8:陶瓷膜; 11:浓缩液回流管; 12: 渗透液收集管1: Feed tank; 2: Cooler; 3: Thermometer; 4: Pump; 5 and 10: Valves; 6: Flow meter; 7 and 9:Pressure gauges; 8: Ceramic membrane; 11: Concentrate return pipe; 12: Permeate collection pipe

图 2-2 超滤膜系统装置实物图Fig. 2-2 Photo of the UF system.2.2 反渗透膜系统实验装置本实验所用的装置为实验室小试反渗透膜系统装置，原理图如图 2-3 所示要组成有料液罐、冷凝器、温度计、离心泵、流量计、压力表、及各种阀门件。在进行一级反渗透处理实验过程中，在料液罐中预先放置一定体积的经滤处理过的养牛废水，接通电源后，进料液在离心泵的作用下充满系统。渗由渗透水收集管道收集，未能透过膜的液体从浓水回流管道回到料液罐。按验需求开关浓水回流管道和浓水排放管道的阀门。在进行二级反渗透膜处理
【学位授予单位】：上海大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X713

【参考文献】

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本文编号：2607726