基于微粒子辅助过滤原理的膜污染控制方法研究

摘要

膜污染是限制膜技术在给水处理中广泛应用的瓶颈之一。在超滤过程中，随着操作时间的延长，膜表面一定会存在由溶质所形成的一层沉积层，影响膜通量。本文基于微粒子辅助过滤原理，建立了助滤剂辅助超滤过程:通过向原水中加入助滤剂颗粒，使其在膜表面形成一层疏松滤饼层，从而防止污染物直接附着于膜表面;经气水振荡清洗后，膜与助滤剂颗粒同时得到再生，从而达到缓解、控制膜污染的目标。
　　 本课题研究了超滤过程中助滤剂对控制膜污染，提高膜通量的作用。实验以天津东郊污水厂二沉池出水作为原水，分别研究了珍珠岩与硅藻土颗粒粒径与投加量以及操作条件（压力、进液流速）对助滤剂辅助超滤过程性能的影响，利用扫描电镜照片对污染前后膜表面形态进行观察分析，并利用达西定律对各膜污染过程进行阻力分析。
　　 结果表明:在超滤过程中添加硅藻土和珍珠岩助滤剂均可达到控制膜污染的目的，且对超滤过程的辅助效果与助滤剂粒径大小以及投加量有关。加入适量较大粒径助滤剂可有效降低过滤阻力，提高通量，而助滤剂粒径过小或投加量过多反而会增大过滤阻力，加剧通量衰减。粒径为35μm，投加量为2.0g/L的硅藻土助滤剂可使相对通量和相对通量恢复率分别提高9％和8％;而投加2.0/L粒径为100～150μm的珍珠岩助滤剂具有更加明显的助滤效果，可使相对通量提高14％，气水振荡清洗后的通量恢复率提高23％。
　　 超滤过程中传统的操作条件参数，如跨膜压差和进液流速等会通过影响膜表面滤饼层结构以及助滤剂在膜表面的粘附情况，进而影响助滤剂对膜污染的控制效果。综合提高通量与助滤剂对膜污染控制效果两方面考虑，在跨膜压差为0.075MPa、进液流速为0.055m/s的临界操作条件下，加入珍珠岩助滤剂可使相对通量提高7％，相对通量恢复率提高25％。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 前言

1．1．1 世界水资源现状

1．1．2 我国水资源和水污染状况

1．1．3 膜分离技术

1．2 超滤膜技术

1．2．1 超滤技术原理

1．2．2 影响超滤膜分离性能的因素

1．2．3 超滤技术应用

1．3 膜污染研究现状

1．3．1 膜污染原因与机理

1．3．2 膜污染控制方法

1．4 膜的清洗与再生

1．5 膜清洗方法存在的问题

1．6 助滤剂应用发展概况

1．6．1 助滤剂工作原理

1．6．2 助滤剂应用

1．7 几种助滤剂应用介绍

1．7．1 硅藻土助滤剂性质

1．7．2 硅藻土助滤剂应用

1．7．3 珍珠岩助滤剂性质

1．7．4 珍珠岩助滤剂应用

1．8 本课题研究意义与内容

1．8．1 研究意义

1．8．2 研究内容及预期目标

1．8．3 本课题创新点

第二章 实验材料、装置与分析方法

2．1 实验材料

2．1．1 膜与膜组件

2．1．2 实验仪器设备

2．1．3 实验所需药品

2．1．4 助滤剂

2．2 原水水质

2．3 超滤实验装置及运行

2．4 实验分析方法

2．4．1 通量测试方法

2．4．2 原水COD测试方法

2．4．3 阻力分析方法

第三章 硅藻土对助滤剂辅助超滤过程的影晌及硅藻土与珍珠岩工艺的比较

3．1 实验方法

3．2 硅藻土对助滤剂辅助超滤过程的影响

3．2．1 实验结果与分析

3．3 两种助滤剂对超滤过程中膜污染控制作用的比较

3．3．1 实验结果与讨论

3．4 本章小结

第四章 珍珠岩对助滤剂辅助超滤过程的影响及其工艺优化

4．1 实验方法

4．2 实验结果与分析

4．2．1 珍珠岩粒度对助滤剂辅助超滤过程通量的影响

4．2．2 珍珠岩投加量对助滤剂辅助超滤过程通量的影响

4．3 操作条件对助滤剂辅助超滤过程的影响

4．3．1 压力对助滤剂辅助超滤过程的影响

4．3．2 流速对助滤剂辅助超滤过程的影响

4．4 本章小结

第五章 结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢