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超滤—反渗透—电渗析组合工艺

文章来源:东北亚水网 作者:水处理设备 时间:2010-03-27 08:45:41

一、前言

    我所于七十年代起开展用“四台电渗析器”和“电渗析器-填充床电渗析器”两个流程来处理放射性废水,获得了成功。但也发现在处理本所放化实验室排除的放射性废水时,效果不理想。主要是该废水中,组分复杂,特别是含有的有机大分子、络合物等,很难用电渗析工艺去除,影响了净化效果[2]

    近年来,我们研制了YM型磺化聚砜超滤膜,并做了超滤膜处理放射性废水的探索试验[3]。对反渗透处理放射性废水的方法也作了研究[4]。在此基础上,综合各种处理手段的优点,提出了用超滤(UF)-反渗透(RO)-电渗析(ED)组合工艺(简称URE流程)处理低水平放射性废水的新工艺。

二、流程与设备

    处理低放废水URE流程见图1。采用本所研制YM型内压管式超滤器(磺化聚砜超滤膜,截留分子量为2万),膜面积1.5m2,纯水通量250L/h,(压力0.25Mpa)。反渗透器为海洋二所研制的HRC型中空纤维组件,膜面积40m2,纯水通量270L/h(压力1.3Mpa)。电渗析器为400mm×800mm,一级一段,膜对40对,由本所组装。

    放化实验室排出的低放废水进入沉降槽,静止澄清24h后,上清液放入超滤原水槽,经超滤处理后,渗透液进入中间槽。同时启动反渗透器和电渗析器,反渗透器进一步脱盐和去污,渗透液可直接排放或流入混床进一步处理。电渗析起浓缩作用。超滤和电渗析处理的最终浓缩液留待固化处理。三个单元均采用循环式操作。

三、全流程冷试验运行

冷试验累计运行147.5h,共处理模拟废水14m3。模拟废水按实际放射性废水组份配制,

具体配方为:NaHCO3 60mg/L,NaNO3 146mg/L,NaCl 128mg/L,CaCl2 88mg/L,MgCl2 71mg/L,

Na2SO4 7mg/L,30%TBP-煤油50mg/L,机油50mg/L,洗涤剂50mg/L。

1. 超滤单元

    在URE流程中,UF作为预处理除去大部分有机物和大分子物质,以保证RO的进水要求,提高ED的浓缩效果。

⑴脱盐效果

    与普通超滤膜不同,由于磺化聚砜超滤膜是荷电的,因而具有一定的脱盐能力。但脱盐率随原水中含盐量的增加和pH值的下降而降低(表1)。

表1  原水含盐量、pH对脱盐率的影响

原水含盐量(mg/L)

原水pH值

渗透液含盐量(mg/L)

脱盐率(%)

980

6

899

8.3

1010

5

938

7.1

1050

4

1000

4.8

⑵影响通量的因素

    原水的组成、浓度和温度都影响UF的通量。当原水不含有机物(指没有加入机油、洗涤剂等)和含有机物时的通量分别为73.87L/m2h和58.30L/m2h。此外随着料液浓度的提高,通量逐渐下降。而随着料液温度的提高,通量逐渐增加。

⑶浊度和化学耗氧量的变化

    经超滤后,废水的浊度大大下降,确保了反渗透的进水要求。废水COD值下降表明,大部分有机物已被去除,使下游工艺处理更易进行(表2)。

表2  浊度COD值的变化

原水浊度(mg/L)

渗透液浊度(mg/L)

平均去浊率

(%)

原水COD

(mg/L)

渗透液COD

(mg/L)

COD平均下降率

(%)

66~1575

0~1

99.9

248~1428

65~87

80.2

⑷膜的清洗方法试验

    随着运行时间的延长,超滤通量逐渐下降,试验用化学清洗法、海面球机械清洗法及其结合的方法来清洗,以恢复通量(图2)

    采用化学清洗法可较好地恢复通量,但再次运行时通量衰减较快,且有两次废液产生。而海面球机械清洗时,只要将球洗阀门旋转180度,使存放于阀门内的海面球随料液进入管膜内,海面球擦洗膜面后又回归入球阀内待用。清洗后的起始通量虽不如化学清洗法高,但通量可在较长时间内保持稳定。该方法简单,不影响生产,不产生两次废液,适合于放射性废水处理时采用。

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