基于混凝及活性炭吸附为预处理的超滤膜污染研究

摘要

超滤作为一种有效分离、净化水体的手段,自二十世纪末以来逐渐被大家接受,并凭借其操作简单,分离效率高,适应范围广等优点在当今水处理行业占有一席之位。但随着超滤膜应用技术的不断成熟,其存在的种种问题也日益凸显。尤其是膜污染问题,严重影响到超滤膜技术的大规模生产应用。如何解决膜污染,使膜在出水水质不受影响的条件下达到寿命的最大化成为现今亟待解决的问题。目前,缓解膜污染较为有效的途径是膜前的不同预处理技术,本研究便以硫酸铝为混凝剂,比较了单独混凝预处理(CUF工艺)与混凝结合粉末活性炭吸附为预处理(CAUF工艺)两种工艺对原水处理的效果,并详细分析了其对膜污染的影响及机理上的区别。
　　实验结果表明,在原水水质偏中性的情况下,CUF工艺系统在试验选取的最佳混凝剂投量下以UV254和可溶性有机碳(DOC)为表征的有机物浓度下降了77％与48%左右,稍小于 CAUF工艺下其降低量(83%和57%),表明活性炭的存在对水质处理效果起到了进一步加强作用。在浊度方面,由于活性炭的存在更有利于絮体的聚集、沉积,因此CAUF工艺中膜池水的浊度略低于 CUF工艺中膜池水的浊度,但出水浊度方面并无太大影响。三维荧光的结果显示CUF的混凝预处理过程降低了A峰强度的35%左右,T1峰和T2峰也分别降低了30%和25%左右。对于CAUF工艺而言,混凝-PAC吸附预处理后A峰强度降低了42%左右,T1峰和T2峰分别降低了44%和30%左右,表明粉末活性炭的存在更有利于这些类蛋白质类物质的去除。
　　对于膜污染情况而言,研究发现,持续性的投机低剂量的粉末活性炭(10mg/L)在短期的运行时间内(<20d)可以有效的抑制包括可逆污染与不可逆污染在内的膜污染问题。活性炭的存在增强了原水中可溶性有机物质的去除,特别是蛋白质类的物质以及一些一定分子量范围内的腐殖质类的物质。对于反应器的长时间运行(>20d)而言,由于活性炭的存在,其上吸附的大量有机物有助于滤饼层中微生物的生长繁殖而向外界释放出大量的诸如多糖与蛋白类的胞外分泌物,导致了比较严重的可逆性的膜污染,通过定期的膜冲洗可以有效避免此类污染的持续性作用。
　　我们还发现在反应器长时间运行后,其滤饼层上的颗粒物质很可能存在某种结晶作用,我们认为这种结晶过程伴随着其上颗粒在预处理阶段吸附的有机物的解析作用以及其颗粒尺寸的降低,从而导致滤饼层的密实度的增加。而PAC的存在对这些解析的有机物以及透过滤饼层的有机物有着很好的再吸附作用大大的降低了小分子有机物直接接近膜表面以及进入膜孔而造成不可逆性的膜污染的几率。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2 课题研究背景

1.3 混凝技术

1.4 粉末活性炭吸附技术

1.5 超滤技术

1.6 课题研究意义及研究内容

第二章 实验材料与方法

2.1实验材料和实验装置

2.2 实验分析方法

第三章 混凝-超滤/混凝-PAC吸附-超滤工艺处理微污染水源水性能

3.1 引言

3.2混凝剂及吸附剂投加量的确定

3.3 预混凝-超滤/预混凝-PAC吸附-超滤工艺水处理效果分析

第四章 混凝-超滤/混凝-PAC吸附-超滤工艺污泥特性分析及膜污染问题

4.1 引言

4.2 不同工艺污泥特性分析

4.3 扫描电镜分析

第五章 两种不同预处理方式对超滤膜污染不同影响机理分析

5.1 跨膜压差(TMP)增长分析

5.2 膜污染机理分析

总结

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢