反渗透膜削减沼液氨氮工艺优化研究

高鹏娜 金娟（杭州上拓环境科技股份有限公司，浙江 杭州 311121)

反渗透膜削减沼液氨氮工艺优化研究

高鹏娜 金娟（杭州上拓环境科技股份有限公司，浙江 杭州 311121)

本文通过测量氨氮去除的方法对反渗透膜系统削减沼液氨氮的最佳反应条件进行判定，发现回收率、pH值、运行压力是影响氨氮去除率的主要因素，当pH值为7.70，回收率为76.00%，运行压力为5.50MPa时，可以获得96.13%的氨氮去除率，运行压力对于氨氮去除率的影响最大，回收率次之，pH值最小，pH值和运行压力之间存在比较明显的交互作用。

氨氮去除率;反渗透处理;废水;渗透;优化

随着我国社会经济的不断发展，畜禽养殖业正在向着集约化、规模化的趋势发展，而随着生产规模的不断扩大，畜禽粪便的处理工作成为了一项急需解决的问题。我国是当前世界上最大的沼气消费国与沼气生产国，沼气技术也是处理畜禽粪便的主要方式之一。沼液广泛应用于无土栽培营养液、沼液添加饮料、沼液肥用等方面。经调查研究发现，沼液肥用能够有效提高土壤渗滤液的磷、氮等营养元素的使用率，提高植株的生产效率，缩短植株的生产周期。然而当前我国在沼液生产方面存在储存运输困难，生产成本较高，造成沼液产量以及沼液中营养物质不足等方面的问题。随着反渗透腊浓缩技术的不断成熟，沼液中污染物质的截留效率不断打提升，沼液生产过程中，营养物质的保留量得到进一步提高。反渗透腊浓缩技术所使用的反渗透系统膜包含板框式、卷式、毛细管式、空心纤维式、碟管式等种类。其中碟管式反渗透膜具有比较强的面耐污性，符合我国沼液生产的广泛需求，应用价值较高。

本次实验通过碟管式反渗透膜系统浓缩沼液，其目的在于评价该实验法在氨氮去除方面的效果，采用Box-Behnken响应面法、最陡爬坡试验以及Plackett-Burman试验，对相关的反应条件进行优化处理对氨氮削减工艺进行研究与探索。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.2 碟管式反渗透膜系统

试验系统膜组件包含外壳、中心拉杆、导流盘、渗透膜等组件。其中包含膜片209个，碟片210个，膜面积9.45m2，压力容器内部直径202mm，外部直径214mm，膜柱长度1400mm。

1.3 试验方法

对反渗透膜系统削减沼液氨氮性能的影响因素进行调整，综合分析pH值、沼液浓度、运行压力等方面对于氨氮去除率的影响，通过对相关因子水平进行调整，采用固定变量法进行实验

1.4 试验结果与分析

通过Design-Expert8.05软件，考察回收率、pH值、沼液浓度、运行压力，与氨氮去除率之前的关系，每个景程因素分别取高和低两个水平，测量所有组合条件下氨氮去除率的具体数值。

根据实验结果可智，回收率、pH值以及运行压力的P值在0.05以下，沼液浓度P值在0.05以上，即回收率、pH值、运行压力三个方面的因素对于氨氮回收率有着比较大的影响，运行压力对于氨氮回收率的影响最大，回收率次之，pH值最小。经爬坡试验测试后，发现回收率、pH值、运行压力三个方面的效应为正。

2 讨论

当前我国的沼液浓缩工艺广泛采用反渗透技术，沼液浓缩程度不断提高，沼液中的营养成份得到进一步的保留。经调查实验证实，运行状态和膜的选用对于膜污染有着比较强的影响。碟管式反渗透膜组件内部含有的水力设计与开放式流道能够有效减少膜表面污垢并滤出污染物质，使反渗透膜能够使用更长的时间。在运行状态方面，通过对运行压力进行不断的优化，控制并调整回收率、pH值等方面的参数，有效改善了氨氮去除效果，同时也发现了降低膜污染的有效方法。

3 结语

该研究综合运用Plackett-Burman试验优化了反渗透膜系统削减沼液氨氮性能的工艺。Plackett-Burman试验结果表明，回收率、pH值、运行压力是影响氨氮去除率的主要因素，当pH值为7.70，回收率为76.00%，运行压力为5.50MPa时，可以获得96.13%的氨氮去除率，运行压力对于氨氮去除率的影响最大，回收率次之，pH值最小，pH值和运行压力之间存在比较明显的交互作用，应用价值值得推广。