混凝/超滤处理微污染地表水及滤饼调控去除污染物研究

摘要

超滤膜法水处理工艺发展迅速，其对水中的颗粒物、微生物和病毒等截留效果好、出水水质稳定，可保障出水生物安全性。然而，超滤运行过程中的膜污染问题不可避免，混凝预处理是一种在提高出水水质的同时缓解超滤膜污染的有效途径。本文针对微污染地表水源水问题，在混凝/超滤工艺进行常规处理的基础上采用絮体调控膜前滤饼去除污染物。首先考察了混凝预处理对超滤膜出水水质及膜污染的影响；随后探究了絮体性能与膜污染之间的关系；最后在膜前通过絮体调控滤饼层强化去除有机物。
　　通过浸没式中空纤维膜系统运行混凝/超滤工艺20天，研究表明水质及运行条件、超滤膜性能、反洗优化调控都对膜污染大小具有一定的影响。混凝预处理可有效的去除约90%的颗粒物和35%的溶解性有机污染物以及95%的磷，对于氨氮和硝态氮的去除率则十分有限。在混凝预处理的情况下，超滤膜跨膜压差先快速增长后保持相对稳定。通过膜污染阻力分布分析可以发现，混凝-超滤工艺的可逆污染比阻较高而不可逆污染比阻较小，说明混凝工艺可有效缓解膜污染。
　　通过絮体动态成长实验和超滤杯过滤实验研究表明，混凝剂的投量差异主要引起生成絮体颗粒的粒径差异，在同等实验条件下Fe盐对絮体粒径成长的影响略优于Al盐，助凝剂与混凝剂的联用对形成的絮体对膜通量和膜污染的影响显著。混凝剂存在最佳投量，可显著改善膜通量（0.696），并减少滤饼层阻力（0.34×10-11 m-1），当投量过大时（8 mg/L），比通量显著降低（0.331）同时滤饼层阻力急剧增大（1.74×10-11 m-1）。助凝剂的投加可增大絮体颗的粒径（1000μm），应有利于膜污染的减缓，然而在大投量下（1.0-1.5 mg/L）反而降低了膜通量（0.585），增大了膜污染阻力（0.62×10-11 m-1）。可以认为，混凝剂、混凝剂-助凝剂投量适当，絮体成长粒径合适，形成的滤饼层结构合理下，可大幅度减少滤饼层阻力污染，但投加过量反而会引发造成严重的膜孔堵塞，加剧膜污染。
　　通过絮体调控的滤饼层对地表水水体中有机污染物强化去除，选用的两种目标去除物分别为分子量较小的电中性磺胺类抗生素药物和分子量较大的负电性腐殖质物质。结果表明改变混凝剂种类、投量和过滤体积调控形成的滤饼层对抗生素的去除效果均十分有限（最高去除率不超过5%），主要是通过静电排斥作用、絮体吸附作用以及与憎水性膜之间的疏水吸附作用去除的。滤饼层对腐殖酸这种大分子有机物的强化去除效果表明， HA主要通过混凝剂的投加调控絮体形成滤饼层达到强化去除的效果（去除率达到53.4%），投加PAM并未起到显著的提升作用。絮体调控的滤饼层腐殖酸去除效果十分明显，主要作用机理为静电作用、空间位阻及絮体颗粒吸附作用。

目录

第1章 绪 论

1.1 超滤技术在水处理中的应用

1.2 控制超滤膜污染的方法

1.3 膜前混凝预处理的优势

1.4 膜前滤饼层强化微量污染物去除

1.5 课题的意义与内容

第2章 实验材料及方法

2.1实验材料

2.2 实验装置及方案

2.3 检测方法

第3章 混凝预处理对微污染地表水处理效果及膜污染影响

3.1 引言

3.2 混凝/超滤工艺净水效能

3.3 混凝/超滤组合工艺中污染物迁移情况

3.4膜污染分析

3.5 本章小结

第4章 混凝/助凝预处理对絮体颗粒性能及膜污染的影响

4.1 引言

4.2 混凝/超滤工艺对污染物的去除效果

4.3 混凝预处理对絮体颗粒性质的影响

4.4 混凝预处理对膜污染影响及机理分析

4.5 本章小结

第5章 絮体滤饼层调控对抗生素和腐殖酸的强化去除效果

5.1 引言

5.2 混凝预处理对颗粒特性和膜污染的影响

5.3 絮体滤饼层对抗生素去除效能分析

5.4 预过滤调控滤饼层对腐殖酸去除效能分析

5.5 本章小结

结论

参考文献

致谢