城市污水二级出水有机物性状及超滤分离过程研究

摘要

城市污水二级出水再生后回用,对于解决水资源的匮乏及水的供需矛盾有重大的意义。在以超滤为核心的污水处理回用技术中,膜污染问题导致的运行费用和制水成本的增加,限制了其技术的发展。已有研究表明,水中有机物是影响膜污染的主要原因物质。本论文以西安市某污水处理厂二级出水为对象,研究了水中溶解性有机物的分子量分布、亲疏水性以及三维荧光光谱等特性,以这些特性为指导进行了二级处理水中溶解性有机物对膜污染影响的研究,探讨了超滤过程中减缓膜污染的措施及其效果,以期为超滤技术在城市污水再生利用中的推广应用提供参考。主要结论如下:
　　(1)二级出水中疏水性组分较亲水性组分多,疏水性组分约占总有机物的64.3％,而亲水性组分占35.7%左右。
　　(2)分别采用超滤法与高效体积排阻色谱法测定了城市污水二级出水中溶解性有机物的分子量分布。结果表明,二级出水中小分子有机物含量最高,高效体积排阻色谱法测定的有机物分子量大部分集中在5kDa以下,超滤法测定的以TOC计<3kDa的有机物占44.9%,可见两种测定方法所得结果大致相似,均反映出二级出水中有机物以小分子量有机物为主。
　　(3)亲疏水性组分有机物的分子量分布结果与原水相似,即小分子量物质比例较大其余区间有机物所占比例均较小,且强疏水性有机物分子量所占比例均大于其它两种组分有机物所占比例。该结果说明二级出水中溶解性有机物主要由小分子的疏水性有机物构成。
　　(4)原水及强疏水性、弱疏水性、亲水性组分中均含有腐植酸类、富里酸类以及蛋白质类物质,而腐植酸类强度最高。在各个组分中,强疏水性组分中含有的有机物最为复杂,其三维荧光光谱特征峰最为明显,亲水性组分含量次之,弱疏水性组分最低。
　　(5)二级出水中溶解性有机物对膜污染影响程度顺序为:强疏水性有机物>亲水性有机物>弱疏水性有机物,不同有机物组分对超滤膜透水通量的影响主要是由于各组分在超滤过程中产生的阻力构成不同所致。
　　(6)超滤膜的切割分子量越大,超滤过程中膜通量下降越快。因为切割分子量较小的膜,初始时刻易形成滤饼层,滤饼层的产生会阻碍污染物质进入膜孔内部,切割分子量较大的膜,污染物质则相对容易进入膜孔内部,从而造成膜孔内部污染;切割分子量越大,相同时间内进入膜孔的有机污染物就越多,这样就增加了膜表面污染和膜孔内部污染的程度。
　　(7)在超滤过程中,对原水进行适当的预处理,改变水中溶解性有机物分子量分布等相关特性;对超滤膜进行一定的改性,改变膜的抗污染性能;采用膜结构参数反馈调控技术控制的低压恒流过滤模式,辅之以相应的反冲洗和表面快洗清洗方式等措施,可以有效控制膜污染,减缓膜通量衰减,提高膜的过滤性能,延长膜的使用寿命。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 前言

1.2 污水回用现状及回用技术

1.3 膜分离技术概述

1.4 超滤技术在水处理领域的应用

2 课题研究目的、意义及内容

2.1 课题研究目的及意义

2.2 课题研究内容

2.3 课题来源

3 试验材料及方法

3.1 材料与装置

3.2 试验方法

3.3 分析方法及数据处理方法

4 试验结果与分析

4.1 城市污水二级出水中溶解性有机物特性

4.2 二级出水超滤过程膜污染特性分析

4.3 二级出水超滤过程膜污染减缓措施分析

5 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文情况