铭源凯德采用电絮凝-膜分离反应器对含铬废水进行研究

来源: 铭源凯德过滤设备(北京)有限公司

铭源凯德采用电絮凝-膜分离反应器对含铬废水进行研究

  重金属作为*类毒性强、难降解、迁移范围广的污染物,对水体造成的污染已经严重威胁到人体和生态健康。铬作为*种常见的重金属,广泛应用于皮革、纺织、电镀、木材防腐等行业,在生产过程中会产生大量含铬废水,主要以Cr(Ⅵ)形态为主,也存在部分Cr(Ⅲ)形态。Cr(Ⅵ)在富氧情况下,在水中能够稳定存在,具有较强的毒性和致癌作用,Cr(Ⅲ)毒性较Cr(Ⅵ)低很多。在水处理中,通常需要将Cr(Ⅵ)转化为毒性较低的Cr(Ⅲ)再通过水解沉淀去除。传统Cr(Ⅵ)废水处理方法包括吸附、离子交换、膜过滤、电絮凝等方法。电絮凝处理含铬废水具有絮凝效率高、不需另加药剂、操作简单、产泥量少等优点,已在废水处理工程中广泛应用。电絮凝过程中产生的Fe2+还原Cr6+为Cr3+,Fe2+转化为Fe3+后絮凝去除水中Cr3+。

  随着污染形势不断加剧,废水排放标准日趋严格,电絮凝技术往往需要组合其他技术才能满足处理要求。其中膜分离技术对悬浮颗粒、有机污染物、重金属等有很好的处理效果,但膜污染制约了它的推广应用。将电絮凝和膜分离技术进行组合,电絮凝作为膜分离前预处理单元可以有效减缓膜污染,提高出水水质。电场和气浮也是抑制膜污染的重要手段,这些作用都存在于电絮凝过程中,但以往研究中电絮凝和超滤作为2个独立的单元串联运行,不能利用电絮凝中的电场和气浮作用控制膜污染。如果将膜组件置于*板之间作为*体式电絮凝-膜分离反应器,不但能够利用电絮凝中的电场和气浮作用,进*步减缓膜污染,而且可以使装置系统更加紧凑,节省占地空间。

  本研究中,我们建立了*体式的电絮凝-膜分离反应器(ECMR),将膜组件置于*板之间,充分利用电气浮和*板之间存在的电场作用,减缓膜污染,提高Cr6+的去除率。考察了电流密度、初始pH、初始浓度、水力停留时间对除铬和膜通量的影响,分析了电絮凝膜反应器除铬原理,并探讨了膜污染控制机制。

  1 材料与方法

  1.1 实验材料

  *板与膜材料:实验中阴阳两*均采用铁板,*板尺寸为115 mm×65 mm×2 mm(有效面积68 cm2)。中空纤维式超滤膜组件由天津膜天膜集团公司提供。超滤膜材质为聚偏氟乙烯(PVDF),膜孔径0.03 μm。

  模拟实验废水:向去离子水中加入K2Cr2O7,使Cr6+初始浓度保持在C(Cr6+)=40 mg·L-1,溶液pH用1 mol·L-1的NaOH和HCl进行调节。向溶液中加入0.5 mmol·L-1的NaHCO3作为缓冲物质,并用NaCl调节至电导率为2 mS·cm-1。实验所用药品均为分析纯。EC出水通过注射器从ECMR中抽水之后过0.45 μm滤膜。

  1.2 实验装置

  ECMR实验装置。本实验采用自制有机玻璃槽120 mm×50 mm×140 mm(有效容积为750 mL)作为反应器,*板间距20 mm。实验中采用DH1765-1型程控直流稳压稳流电源(35 V, 3 A);采用磁力搅拌器对溶液进行搅拌,以使电解液在反应器内分散均匀。实验模拟废水经泵进入电絮凝膜反应器,之后*部分水经膜分离流出,另*部分因膜通量下降而逐渐滞留在膜分离池中的水经泵回流至原水。EC-UF实验装置流程图,电絮凝和超滤装置为分体式连接,实验模拟废水经泵进入电絮凝池然后再进入膜分离池,*部分水经膜分离流出,另*部分因膜通量下降而逐渐滞留在膜分离池中的水经泵回流至原水池。为UF装置,流入反应器内的含铬废水,*部分经膜分离流出,剩余部分经泵流至原水池。

 2 结论

  1) ECMR可有效去除废水中Cr(Ⅵ),与EC-UF工艺相比,ECMR膜通量较EC-UF高15*,形成的滤饼层更加疏松亲水,ECMR中电场的存在有效抑制了膜污染,是*种既能提升水质又能控制膜污染的新工艺。

  2) *工艺条件:J=55 A·m-2、pH=3、C(Cr6+)=40 mg·L-1、HRT=20 min、电解60 min,ECMR出水总Cr浓度为0.32 mg·L-1,去除率达到99.2*,剩余Cr(Ⅵ)浓度为0.24 mg·L-1,去除率达到99.4*,出水可达到污水综合排放标准。

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