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 北京市水質(zhì)科學與水環(huán)境恢復工程重點實驗室，北京 100124)

?

·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 北京市水質(zhì)科學與水環(huán)境恢復工程重點實驗室，北京 100124)

采用浸沒式組合膜對生活污水進行氨氮富集，應用單因素試驗法，進行了不同的電流強度、膜出流量和進水流量下氨氮富集性能試驗，通過分析研究結(jié)果，提出了浸沒式組合膜的最佳運行參數(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發(fā)現(xiàn)，電解液流量的減少會增加回收液的酸度[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發(fā)現(xiàn)，隨電流的增大,膜對電壓升高,回收的酸和堿的濃度也明顯增加[6]。為此，本研究在實驗室條件下考察了電流強度、膜出流量及進水流量對膜組件氨氮富集性能的影響，分析了其中的機理，以期為提高膜組件氨氮富集效率以及促進本工藝的推廣及應用提供一定的理論依據(jù)。

1 試驗

1.1 試驗裝置與原理

1.2 水質(zhì)條件及運行參數(shù)

1.3 試驗分析方法

富集率(%)=(M0-M1)/M1×100%。

2 結(jié)果與討論

2.1 電流對膜組件的影響

電場力是本試驗氨氮富集過程的主要推動力，而根據(jù)以往的研究[7]報道，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，將電流強度作為變量考察其對膜組件氨氮富集的影響。在進水流量為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間比為10 min∶5 min下，電流試驗共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。試驗采用同一裝置連續(xù)進行，前一組試驗和后一組試驗的間隔時間為1 h，目的是改變參數(shù)后，給反應器運行穩(wěn)定留有足夠時間。試驗結(jié)果如圖3所示。

2.2 膜出流量對膜組件的影響

控制其他運行條件不變，將膜出流量作為變量考察其對膜組件氨氮富集的影響。在進水流量為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間比為10 min∶5 min下，流量試驗共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；試驗采用同一裝置連續(xù)進行，前一組試驗和后一組試驗的間隔時間為1 h，目的是改變參數(shù)后，給反應器運行穩(wěn)定留有足夠時間。試驗結(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個階段：膜出流量在1.45 mL/min～4.05 mL/min時，氨氮富集率呈現(xiàn)明顯上升趨勢；膜出流量增加至4.05 mL/min～7.5 mL/min時，氨氮富集率開始緩慢降低；而當膜出流量上升至7.5 mL/min～8.6 mL/min時，氨氮富集率呈現(xiàn)了急劇下降的趨勢；膜出流量在8.6 mL/min～12.5 mL/min時，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 進水流量對膜組件的影響

3 結(jié)語

1)電流強度越大，膜組件氨氮富集性能越好，最佳電流強度為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，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水量的增加先增加后減少，最佳進水流量選擇為6.5 mL/min。

[1] 孫 慧，鄭興燦，孫永利.外加碳源對改良A2/O工藝反硝化除磷的影響[J].中國給水排水，2010，26(13)：82-85.

[2] 楊 敏，孫永利，鄭興燦.不同外加碳源的反硝化效能與技術(shù)經(jīng)濟性分析[J].給水排水，2010，36(11)：125-128.

[3] KANGIJ，YOONSH，LEECH.Comparison of the filtration characteristics of organic and inorganic membranes in a membrane-coupled anaerobic bioreactor[J].Water Res,2002,36(7):1803-1813.

[4] ZHANGST，QUYB，LIUYH,et al.Experimental study of domestic sewage treatment with a metal membrane bioreactor[J].Desalination,2005,177(1):83-93.

[5] Ilhan F，Kabuk，Harun A,et al.Recovery of mixed acid and base from wastewater with bipolar membrane electrodialysis-a case study[J].Desalination and Water Treatment，2016，57(11)：5165-5173.

[6] 萬淑芳，肖作義，曲堂超.雙極膜電滲析技術(shù)處理稀土鈉皂化廢水回收液[J].化工環(huán)保，2014，34(6)：552-556.

[7] 操家順，馬宏偉，李 超.印染廢水電滲析脫鹽中試及影響因素[J].凈水技術(shù)，2015，34(2):20-25.

[8] 中國科學院上海有機化學研究所.離子交換膜擴散滲析[J].有色冶煉，1977(3)：26-30.

[9] 陳日耀，陳 震，耿亞敏.陰陽離子雙隔膜三室電解槽電滲析處理垃圾滲濾液[J].應用化學，2009，26(11)：1336-1340.

[10] 王延臻，姜春麗，劉晨光.電壓對電滲析回收汽油堿渣中NaOH的影響[J].石油學報(石油加工)，2008，24(5)：609-613.

[11] 孟 洪，彭昌盛，盧壽慈.離子交換膜的選擇透過性機理[J].北京科技大學學報，2002，24(6)：656-660.

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

X703

A