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近年来,石油化工行业飞速发展,赢得了强大的经济效益,同时带来了潜在的环境问题。2012年中石化根据《“十二五”时期的减排责任书》将责任书的任务、目标分解至各部属企业;编写了环境保护规划书,力图从生产到利用全过程的清洁管理,力争实现可持续生产。 本文采用无机膜过滤技术,以安庆石化厂二级污水处理厂处理后的外排水为试验水样,通过陶瓷膜制备和改性,结合电絮凝工艺。探究陶瓷膜过滤工艺对石油化工废水深度处理的可行性。结果表明: (1)微滤陶瓷膜制备。试验选用固态离子烧结法,考察和优化膜最优的工艺参数。其最优的工艺为:混合造孔剂含量30%,锯木、活性炭和CaCO3=2:3:4,粉体过筛目数60目,膜坯成型压强15.2MPa,粉体含水率8%和烧成温度1100℃。制备的无机膜命名为MQ-1,其纯水通量33.78m3·m-2·h-1,抗腐蚀性为0.86%,陶瓷膜开孔率31.2%,抗弯曲度5.3MPa。经SEM表征后,无机膜表面微孔分布匀称,孔径在1.2μm-4μm之间,膜面平整且没有细纹出现。 (2)微滤陶瓷膜坯体改性。在最优工艺条件下制备的陶瓷膜MQ-1中,各添加质量分数3%、6%的二氧化钛,制得改性陶瓷膜,命名为MQ-2和MQ-3。MQ-2膜和MQ-3膜孔直径平均为1.52μm和1.41μm。经过对模拟乳化油滤除试验,膜MQ-2和MQ-3对油类去除率分别为95.24%和94.74%,都优于MQ-1的91.08%。且MQ-2、MQ-3通量衰减率小于MQ-1,对油类的分离性能更佳。 (3)微滤陶瓷膜膜面改性。利用RSM分析法对膜面改性工艺进行参数优化。考察烧成温度、涂布次数和浸渍液浓度对石油化工废水处理效果的影响。结果显示,各影响因子对油类去除率影响次序为烧成温度>涂布次数>浸渍液浓度。模型的 F=160.68,P<0.0001,R2=0.9755,模型具备较好的回归效果和显著性。优化得到最佳的工艺参数:烧成温度487.6℃、涂布次数4次和浸渍液浓度19.09%。在该条件下,油类的去除率为97.34%,与预估值97.88%接近。 (4)电絮凝-陶瓷膜工艺处理石油化工废水的试验研究。搭建水处理装置,选用电絮凝工艺对废水进行预处理,处理后的石油化工废水SS和油类等指标大幅降低。采用陶瓷膜工艺对预处理后的石油化工进行处理。考察其对水体中石油类、SS、COD、色度、NH3-N和硫化物指标的去除效果。在连续死端过滤100 min后,其对石油类、SS、COD、色度、NH3-N和硫化物的去除率分别为97.27%、94.27%、94.27%、82.06%、52.21%和61.21%。 (5)微滤清洗陶瓷膜再生。利用超声法,在频率53KHZ时,分别选用纯水,乙醇纯溶液,NaOH溶液,H2SO4和石油醚作为清洗液对受污染的MQ-2、MQ-3和MQ-4膜进行超声清洗。结果可以看出,溶液清洗效果由高到低次序为:石油醚>乙醇>H2SO4>NaOH>纯水。表明有机物淤塞膜孔是导致渗透通量降低的主要原因。试验表明,乙醇溶液作为超声清洗剂是较为实用的选择。