反滲透膜削減沼液氨氮工藝優(yōu)化研究

高鵬娜 金娟（杭州上拓環(huán)境科技股份有限公司，浙江 杭州 311121)

反滲透膜削減沼液氨氮工藝優(yōu)化研究

高鵬娜 金娟（杭州上拓環(huán)境科技股份有限公司，浙江 杭州 311121)

本文通過測量氨氮去除的方法對反滲透膜系統(tǒng)削減沼液氨氮的最佳反應條件進行判定，發(fā)現回收率、pH值、運行壓力是影響氨氮去除率的主要因素，當pH值為7.70，回收率為76.00%，運行壓力為5.50MPa時，可以獲得96.13%的氨氮去除率，運行壓力對于氨氮去除率的影響最大，回收率次之，pH值最小，pH值和運行壓力之間存在比較明顯的交互作用。

氨氮去除率;反滲透處理;廢水;滲透;優(yōu)化

隨著我國社會經濟的不斷發(fā)展，畜禽養(yǎng)殖業(yè)正在向著集約化、規(guī)模化的趨勢發(fā)展，而隨著生產規(guī)模的不斷擴大，畜禽糞便的處理工作成為了一項急需解決的問題。我國是當前世界上最大的沼氣消費國與沼氣生產國，沼氣技術也是處理畜禽糞便的主要方式之一。沼液廣泛應用于無土栽培營養(yǎng)液、沼液添加飲料、沼液肥用等方面。經調查研究發(fā)現，沼液肥用能夠有效提高土壤滲濾液的磷、氮等營養(yǎng)元素的使用率，提高植株的生產效率，縮短植株的生產周期。然而當前我國在沼液生產方面存在儲存運輸困難，生產成本較高，造成沼液產量以及沼液中營養(yǎng)物質不足等方面的問題。隨著反滲透臘濃縮技術的不斷成熟，沼液中污染物質的截留效率不斷打提升，沼液生產過程中，營養(yǎng)物質的保留量得到進一步提高。反滲透臘濃縮技術所使用的反滲透系統(tǒng)膜包含板框式、卷式、毛細管式、空心纖維式、碟管式等種類。其中碟管式反滲透膜具有比較強的面耐污性，符合我國沼液生產的廣泛需求，應用價值較高。

本次實驗通過碟管式反滲透膜系統(tǒng)濃縮沼液，其目的在于評價該實驗法在氨氮去除方面的效果，采用Box-Behnken響應面法、最陡爬坡試驗以及Plackett-Burman試驗，對相關的反應條件進行優(yōu)化處理對氨氮削減工藝進行研究與探索。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.2 碟管式反滲透膜系統(tǒng)

試驗系統(tǒng)膜組件包含外殼、中心拉桿、導流盤、滲透膜等組件。其中包含膜片209個，碟片210個，膜面積9.45m2，壓力容器內部直徑202mm，外部直徑214mm，膜柱長度1400mm。

1.3 試驗方法

對反滲透膜系統(tǒng)削減沼液氨氮性能的影響因素進行調整，綜合分析pH值、沼液濃度、運行壓力等方面對于氨氮去除率的影響，通過對相關因子水平進行調整，采用固定變量法進行實驗

1.4 試驗結果與分析

通過Design-Expert8.05軟件，考察回收率、pH值、沼液濃度、運行壓力，與氨氮去除率之前的關系，每個景程因素分別取高和低兩個水平，測量所有組合條件下氨氮去除率的具體數值。

根據實驗結果可智，回收率、pH值以及運行壓力的P值在0.05以下，沼液濃度P值在0.05以上，即回收率、pH值、運行壓力三個方面的因素對于氨氮回收率有著比較大的影響，運行壓力對于氨氮回收率的影響最大，回收率次之，pH值最小。經爬坡試驗測試后，發(fā)現回收率、pH值、運行壓力三個方面的效應為正。

2 討論

當前我國的沼液濃縮工藝廣泛采用反滲透技術，沼液濃縮程度不斷提高，沼液中的營養(yǎng)成份得到進一步的保留。經調查實驗證實，運行狀態(tài)和膜的選用對于膜污染有著比較強的影響。碟管式反滲透膜組件內部含有的水力設計與開放式流道能夠有效減少膜表面污垢并濾出污染物質，使反滲透膜能夠使用更長的時間。在運行狀態(tài)方面，通過對運行壓力進行不斷的優(yōu)化，控制并調整回收率、pH值等方面的參數，有效改善了氨氮去除效果，同時也發(fā)現了降低膜污染的有效方法。

3 結語

該研究綜合運用Plackett-Burman試驗優(yōu)化了反滲透膜系統(tǒng)削減沼液氨氮性能的工藝。Plackett-Burman試驗結果表明，回收率、pH值、運行壓力是影響氨氮去除率的主要因素，當pH值為7.70，回收率為76.00%，運行壓力為5.50MPa時，可以獲得96.13%的氨氮去除率，運行壓力對于氨氮去除率的影響最大，回收率次之，pH值最小，pH值和運行壓力之間存在比較明顯的交互作用，應用價值值得推廣。