浸没式组合膜的氨氮富集影响因素分析

谢杭冀 郭 威

(北京工业大学 北京市水质科学与水环境恢复工程重点实验室，北京 100124)



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浸没式组合膜的氨氮富集影响因素分析

谢杭冀 郭 威

(北京工业大学 北京市水质科学与水环境恢复工程重点实验室，北京 100124)

采用浸没式组合膜对生活污水进行氨氮富集，应用单因素试验法，进行了不同的电流强度、膜出流量和进水流量下氨氮富集性能试验，通过分析研究结果，提出了浸没式组合膜的最佳运行参数。

浸没式组合膜，氨氮富集，生活污水

0 引言

在传统的膜分离工艺中，影响膜性能的因素很多，除了膜本身的特性[3，4](如膜的材质、孔径和亲疏水性等)外，其运行条件也至关重要。Ilhan等使用双极膜电渗析工艺从废水中回收混合酸时发现，电解液流量的减少会增加回收液的酸度[5]。万淑芳等使用双极膜电渗析技术处理稀土钠皂化废水回收液时发现，随电流的增大,膜对电压升高,回收的酸和碱的浓度也明显增加[6]。为此，本研究在实验室条件下考察了电流强度、膜出流量及进水流量对膜组件氨氮富集性能的影响，分析了其中的机理，以期为提高膜组件氨氮富集效率以及促进本工艺的推广及应用提供一定的理论依据。

1 试验

1.1 试验装置与原理

1.2 水质条件及运行参数

1.3 试验分析方法

富集率(%)=(M0-M1)/M1×100%。

2 结果与讨论

2.1 电流对膜组件的影响

电场力是本试验氨氮富集过程的主要推动力，而根据以往的研究[7]报道，电渗析过程中电流大小直接影响着水中离子的迁移速度。因此，控制其他条件不变，将电流强度作为变量考察其对膜组件氨氮富集的影响。在进水流量为6.8 mL/min，膜组件出水流量为5 mL/min，控制膜组件间歇出水的抽停时间比为10 min∶5 min下，电流试验共7组，每组电流分别为0 A,0.05 A,0.1 A,0.15 A,0.2 A,0.25 A,0.3 A。试验采用同一装置连续进行，前一组试验和后一组试验的间隔时间为1 h，目的是改变参数后，给反应器运行稳定留有足够时间。试验结果如图3所示。

2.2 膜出流量对膜组件的影响

控制其他运行条件不变，将膜出流量作为变量考察其对膜组件氨氮富集的影响。在进水流量为3.5 mL/min，膜组件两侧加的电流为0.25 A，控制膜组件间歇出水的抽停时间比为10 min∶5 min下，流量试验共7组，每组流量分别为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；试验采用同一装置连续进行，前一组试验和后一组试验的间隔时间为1 h，目的是改变参数后，给反应器运行稳定留有足够时间。试验结果如图4所示。

从图4中可以看出，随着膜出流量的增加，膜组件氨氮富集率先增加然后降低，最后趋于平缓，其变化过程大致可以分为4个阶段：膜出流量在1.45 mL/min～4.05 mL/min时，氨氮富集率呈现明显上升趋势；膜出流量增加至4.05 mL/min～7.5 mL/min时，氨氮富集率开始缓慢降低；而当膜出流量上升至7.5 mL/min～8.6 mL/min时，氨氮富集率呈现了急剧下降的趋势；膜出流量在8.6 mL/min～12.5 mL/min时，氨氮富集率趋于稳定。由此可知，随着膜出流量的增加，氨氮富集率先增加后下降。对于不同膜出水流量下氨氮富集率变化形成原因，经分析建立了膜组件氨氮迁移示意图，见图5。

2.3 进水流量对膜组件的影响

3 结语

1)电流强度越大，膜组件氨氮富集性能越好，最佳电流强度为0.25 A。

2)随着膜出流量的逐渐升高，系统氨氮富集率呈现先上升后下降再趋于平缓的趋势，最佳膜出流量为5.5 mL/min。

3)膜组件的氨氮富集率随着膜进水量的增加先增加后减少，最佳进水流量选择为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

谢杭冀(1993- )，男，在读硕士

X703

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