浸沒式組合膜的氨氮富集影響因素分析

謝杭冀 郭 威

(北京工業(yè)大學(xué) 北京市水質(zhì)科學(xué)與水環(huán)境恢復(fù)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100124)

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·水·暖·電·

浸沒式組合膜的氨氮富集影響因素分析

謝杭冀 郭 威

(北京工業(yè)大學(xué) 北京市水質(zhì)科學(xué)與水環(huán)境恢復(fù)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100124)

采用浸沒式組合膜對(duì)生活污水進(jìn)行氨氮富集，應(yīng)用單因素試驗(yàn)法，進(jìn)行了不同的電流強(qiáng)度、膜出流量和進(jìn)水流量下氨氮富集性能試驗(yàn)，通過分析研究結(jié)果，提出了浸沒式組合膜的最佳運(yùn)行參數(shù)。

浸沒式組合膜，氨氮富集，生活污水

0 引言

在傳統(tǒng)的膜分離工藝中，影響膜性能的因素很多，除了膜本身的特性[3，4](如膜的材質(zhì)、孔徑和親疏水性等)外，其運(yùn)行條件也至關(guān)重要。Ilhan等使用雙極膜電滲析工藝從廢水中回收混合酸時(shí)發(fā)現(xiàn)，電解液流量的減少會(huì)增加回收液的酸度[5]。萬淑芳等使用雙極膜電滲析技術(shù)處理稀土鈉皂化廢水回收液時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨電流的增大,膜對(duì)電壓升高,回收的酸和堿的濃度也明顯增加[6]。為此，本研究在實(shí)驗(yàn)室條件下考察了電流強(qiáng)度、膜出流量及進(jìn)水流量對(duì)膜組件氨氮富集性能的影響，分析了其中的機(jī)理，以期為提高膜組件氨氮富集效率以及促進(jìn)本工藝的推廣及應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)裝置與原理

1.2 水質(zhì)條件及運(yùn)行參數(shù)

1.3 試驗(yàn)分析方法

富集率(%)=(M0-M1)/M1×100%。

2 結(jié)果與討論

2.1 電流對(duì)膜組件的影響

電場(chǎng)力是本試驗(yàn)氨氮富集過程的主要推動(dòng)力，而根據(jù)以往的研究[7]報(bào)道，電滲析過程中電流大小直接影響著水中離子的遷移速度。因此，控制其他條件不變，將電流強(qiáng)度作為變量考察其對(duì)膜組件氨氮富集的影響。在進(jìn)水流量為6.8 mL/min，膜組件出水流量為5 mL/min，控制膜組件間歇出水的抽停時(shí)間比為10 min∶5 min下，電流試驗(yàn)共7組，每組電流分別為0 A,0.05 A,0.1 A,0.15 A,0.2 A,0.25 A,0.3 A。試驗(yàn)采用同一裝置連續(xù)進(jìn)行，前一組試驗(yàn)和后一組試驗(yàn)的間隔時(shí)間為1 h，目的是改變參數(shù)后，給反應(yīng)器運(yùn)行穩(wěn)定留有足夠時(shí)間。試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

2.2 膜出流量對(duì)膜組件的影響

控制其他運(yùn)行條件不變，將膜出流量作為變量考察其對(duì)膜組件氨氮富集的影響。在進(jìn)水流量為3.5 mL/min，膜組件兩側(cè)加的電流為0.25 A，控制膜組件間歇出水的抽停時(shí)間比為10 min∶5 min下，流量試驗(yàn)共7組，每組流量分別為3 mL/min，4.05 mL/min，5.8 mL/min，7.5 mL/min，8.6 mL/min，10.9 mL/min，12.5 mL/min；試驗(yàn)采用同一裝置連續(xù)進(jìn)行，前一組試驗(yàn)和后一組試驗(yàn)的間隔時(shí)間為1 h，目的是改變參數(shù)后，給反應(yīng)器運(yùn)行穩(wěn)定留有足夠時(shí)間。試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

從圖4中可以看出，隨著膜出流量的增加，膜組件氨氮富集率先增加然后降低，最后趨于平緩，其變化過程大致可以分為4個(gè)階段：膜出流量在1.45 mL/min～4.05 mL/min時(shí)，氨氮富集率呈現(xiàn)明顯上升趨勢(shì)；膜出流量增加至4.05 mL/min～7.5 mL/min時(shí)，氨氮富集率開始緩慢降低；而當(dāng)膜出流量上升至7.5 mL/min～8.6 mL/min時(shí)，氨氮富集率呈現(xiàn)了急劇下降的趨勢(shì)；膜出流量在8.6 mL/min～12.5 mL/min時(shí)，氨氮富集率趨于穩(wěn)定。由此可知，隨著膜出流量的增加，氨氮富集率先增加后下降。對(duì)于不同膜出水流量下氨氮富集率變化形成原因，經(jīng)分析建立了膜組件氨氮遷移示意圖，見圖5。

2.3 進(jìn)水流量對(duì)膜組件的影響

3 結(jié)語

1)電流強(qiáng)度越大，膜組件氨氮富集性能越好，最佳電流強(qiáng)度為0.25 A。

2)隨著膜出流量的逐漸升高，系統(tǒng)氨氮富集率呈現(xiàn)先上升后下降再趨于平緩的趨勢(shì)，最佳膜出流量為5.5 mL/min。

3)膜組件的氨氮富集率隨著膜進(jìn)水量的增加先增加后減少，最佳進(jìn)水流量選擇為6.5 mL/min。

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Analysis of the ammonia nitrogen enrichment influence factors for immersion composite membrane

Xie Hangji Guo Wei

(KeyLaboratoryofBeijingforWaterQualityScience&WaterEnvironmentRecoveryEngineering,BeijingUniversityofTechnology,Beijing100124,China)

Immersion composite membrane process was applied to ammonia nitrogen enrichment of domestic wastewater, single-factor experiment was used for ammonia nitrogen enrichment test under different current strength, membrane effluent flux and influent flow, the results puts forward the optimal operating parameters of immersion composite membrane.

immersion composite membrane, ammonia hitrogen enrichment, domestic wastewater

1009-6825(2016)11-0125-04

2016-02-01

謝杭冀(1993- )，男，在讀碩士

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