城市污水深度处理过程中超滤膜结构参数模型的建立及应用分析研究

摘要

污水资源化是当前水处理界的研究热点，膜分离技术由于具有能耗低、操作简单、出水水质好且稳定等优点而广泛应用于污水回用中，然而膜污染和膜堵塞仍然是目前制约膜分离技术普及应用的重要因素。本文根据水中有机物分布，将污染归结为引起内部孔径减小的污染和引起膜孔密度减少的膜面外部的污染。因此，讨论膜孔径和膜孔密度在透水过程中的变化规律，是从根本上解决膜污染问题的关键所在，是从膜结构和分离对象两个方面探讨问题的实质，因此有着非常重要的科学意义。本文将得出如下主要结论： (1)通过实验研究表明，用渗透滤法测定国产平板膜时，所测得到的平均孔径和扫描电镜用放大倍率为30k时所测得的膜表面平均孔径基本吻合。 (2)扫描电镜测定法和渗透率法的测定结果表明，通过必要的反复测定用扫描电镜测定法和渗透率法所得的膜孔平均孔径、膜孔密度以及孔隙率的方法是可以采用的，是能较精确表达膜结构参数的一种方法。因此实验用扫描电镜和渗透率法测定膜平均孔径、膜孔密度及孔隙率等膜表面结构参数的方法是可行的。 (3)通过不同材质的超滤膜的扫描电镜分析可得，即使是相同的截留分子量的超滤平板膜，其结构参数如平均孔径和膜孔密度也是有很大的差别。这说明膜在截留时，除了与膜孔径有关外，还与膜的厚度、膜面物理化学性质等其他性质有关。 (4)通过对超滤膜通水样不同阶段过程的膜表面电镜图片分析，首先是水中溶解性有机物和小分子有机物进入膜孔内部引起膜孔窄化，到了通水样的后期，才有膜表面的附着和凝胶层的形成这样一个污染过程。 (5)以流体力学基本原理为基础，建立了基于膜孔密度和膜平均孔径的超滤膜结构参数模型为： Jv=(1-a1V)4π△P/128μ△x(1-a2V)N0引入膜孔径变化系数a1和膜孔密度变化系数a2两个主要膜结构参数：a1=1-d/d0/Va2=1-N/N0/V(6)膜结构参数模型可以较好地描述膜污染和透水量的变化过程，根据膜平均孔径影响因子a1和膜孔密度a2不同过滤阶段的值可以很好的分析膜平均孔径和膜孔密度的变化情况，为从膜结构本身和原水的性状两方面评价膜污染提供了方法。

目录

文摘

英文文摘

声明及关于论文使用授权的说明

1绪论

1.1引言

1.2城市污水再生利用的意义及现状

1.2.1城市污水再生利用的意义

1.2.2我国城市污水资源化概况

1.2.3国外城市污水资源化概况

1.3膜分离技术与污水资源化

1.3.1膜技术发展简介

1.3.2膜分离过程特点

1.3.3膜分离技术在污水资源化中的应用

2超滤膜材料及其膜结构表征

2.1膜的材料概述

2.2超滤膜结构特点及制法

2.3超滤膜结构表征及参数的测定方法

2.3.1电子显微镜(SEM)

2.3.2原子力显微镜

2.3.3渗透率法

2.3.4汞注入法

2.3.5液体置换

3水处理过程中超滤膜污染机理及模型

3.1超滤水处理原理

3.1.1超滤机械筛滤机理

3.1.2悬浮颗粒的机械截留机理

3.1.3变形体截留机理

3.1.4滤饼过滤机理

3.2超滤膜污染模型及膜污染防治措施

3.2.1超滤污染机理分析

3.2.2超滤污染模型特征分析

3.2.3超滤膜污染控制方法

3.3课题的主要研究内容和意义

3.3.1课题的主要研究内容

3.3.2课题的研究意义

3.3.3课题来源

4试验设计

4.1试验装置

4.2膜结构参数测定试验的方法及材料

4.2.1膜结构参数测定试验的方法

4.2.2试验水及水质

4.2.3膜材料的选择

4.3试验内容及步骤

4.4分析方法及测试仪器

4.5试验数据处理方法

5试验结果与分析

5.1电镜法结果与分析

5.1.1聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜结构参数的测定结构分析

5.1.2聚丙烯腈超滤(PAN)膜结构参数的测定结构分析

5.1.3聚醚砜超滤膜结构参数的测定结构分析

5.2不同材质超滤膜结构参数的结构分析

5.3渗透率法实验结果分析

5.4 经滤过的超滤膜污染特点分析

5.5超滤膜污染结构模型的建立

5.5.1模型的基本假设

5.5.2模型的建立

5.5.3模型参数的确定及分析

5.6超滤膜结构模型的应用

6结论和建议

6.1结论

6.2建议

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间参加的科研及发表的论文

参与的研究课题有

参与发表的论文