短流程超滤膜净水技术研究及在水厂设计中的应用

摘要

超滤膜技术作为第三代净水技术的核心，目前在市政净水领域得到了日益广泛的应用，其中以浸没式外压超滤膜应用最为广泛。浸没式超滤膜净水工艺根据流程一般可分为长流程与短流程两种工艺形式，目前国内绝大部分超滤膜水厂都是基于单纯替代砂滤的长流程工艺形式，短流程工艺应用甚少。对短流程超滤膜工艺净水效果、适用性及经济性等方面都需要进行一定的试验研究与实践检验。本文以华北地区某地表水厂升级改造项目为研究对象，通过对原水水质分析和处理工艺方案比选，提出了超滤膜净水工艺，通过对长、短工艺形式的试验研究，优化了工艺参数，对短流程超滤膜在华北地区应用的可行性、经济性提供了有力的数据支撑。
　　原水为华北某水库引蓄的黄河水，具有冬季低温低浊、季节性高藻及有机微污染的显著特点。随着原水污染的不断加剧，饮用水卫生标准的提高，现有常规工艺已经难以应对处理，时有水质突变事件发生。针对原水特点，提出臭氧-活性炭深度处理与超滤膜两种升级改造方案，经综合对比，选择投资省、水质针对性强、净水效果好、能耗低的超滤膜工艺作为优选工艺方案。
　　可行性方面，试验表明，浸没式超滤膜系统对浊度具有良好的去除效果，膜出水浊度≤0.1 NTU的保证率在可达100％，出水稳定性好。浸没式超滤膜对藻类、微生物的去除效果很好，藻类去除率可达100%，但对有机物、铝离子去除效果有限，其中CODMn最高去除率为39.12%，最低为13.82%。在去除浊度、藻类、微生物方面，短流程、长流程浸没式超滤膜工艺处理效果相当，但皆明显优于常规处理工艺；在去除有机物和金属离子方面，超滤膜工艺对常规处理工艺无明显优势。
　　运行方面，短流程超滤膜系统的适宜排空周期为5h；混凝剂适宜投加量为6~10 mg/L；在我国华北地区运行通量适宜为30和35 L/(m2·h)。选用NaClO、NaOH和HCl组合清洗的方式，对超滤膜膜清洗效果较好，跨膜压差恢复率可在97%以上。经济性方面，当超滤膜短流程工艺运行通量在25~45 L/(m2·h)之间时，吨水综合电耗为0.089~0.0161 kWh/m3，吨水药剂费为0.0356~0.0396元/m3，吨水直接运行成本0.156~0.188元/m3，膜系统的产水率为89.98%~94.32%。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 超滤膜技术的研究现状及进展

1.3短流程超滤膜特点及应用现状

1.4有待进一步研究的问题

1.5研究的目的、意义与内容

1.6 技术路线

第二章 某水厂升级改造工艺方案比较研究

2.1 原水水质特点与挑战

2.2 现有净水工艺及其存在的问题

2.3 升级改造工艺方案比选

第三章 超滤膜净水效果比较研究

3.1试验材料与方法

3.2工艺流程及试验装置

3.3短流程工艺处理效果分析

3.4不同工艺流程净水效果的比较

第四章 短流程超滤膜工艺的膜污染控制与清洗

4.1膜污染机理

4.2膜污染评价指标

4.3不同工况对膜污染的影响

4.4 污染膜化学清洗与污染物成分分析

第五章 短流程超滤膜工艺经济性、可行性分析

5.1技术经济分析

5.2 运行稳定性分析

5.3 产水率分析

第六章 结论与建议

6.1结论

6.2建议

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢