王旭东[1]2004年在《臭氧氧化对城市二级出水分子量分布及膜阻力构成的影响研究》文中认为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日益受到重视，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。本文以污水厂生物处理二级出水为原水，研究了水中有机物的分子量分布以及臭氧与水中有机物的反应动力学过程，并通过臭氧预处理来改变水中有机物的分子量分布，采用PVDF-300(截留分子量30kDa)平板超滤膜对不同分子量分布的水样进行了过滤，对膜过滤过程中膜的各部分阻力进行了研究分析，探讨了水中有机物分子量分布与膜过滤过程中超滤膜的阻力构成之间的关系。得出如下主要结论： (1) 二级出水中总有机物分子量分布呈“双峰”分布，其中大分子量有机物含量较少，分布范围较宽，且不稳定，小分子量有机物则主要集中在分子量＜4kDa的范围。而不饱和有机物分布情况较为复杂，没有明显的规律性。 (2) 臭氧氧化二级出水中有机物可分为叁个阶段，均为一级反应，以TOC为指标较为合适，叁阶段经历的时间分别为0～2min、2～20min和＞20min。由此得出O_3氧化二级出水动力学方程为： (3) PVDF-300平板超滤膜过滤污水厂二级出水过程中，水中有机物分子量分布与超滤膜各部分阻力之间有以下关系：①1／3＞d/(?)＞2／15(d为水中有机物分子尺寸，(?)为膜孔直径)的有机物易在膜孔内表面产生吸附，而d／(?)＜2／15时，有机物则易透过膜孔；②1＞d／(?)＞1／3的有机物主要形成膜表面和膜孔内的堵塞，5／3＞d/(?)＞1西安建筑科技大学硕士学位论文的有机物主要形成膜表面的堵孔;③刃必>l特别是刃必>5/3的有机物(包括溶解态和颗粒态)则是形成膜表面滤饼的主体。
王保贵[2]2013年在《污水深度处理方法去除二级出水有机物（EfOM）的效能及其缓解超滤膜污染研究》文中提出污水深度处理与回用是缓解当前我国水资源短缺的重要途径。本论文以水污染控制重点实验室中试反应器二级出水作为研究对象，考查了活性炭（ActivatedCarbon，AC）吸附、生物活性炭（Biological Activated Carbon，BAC）过滤、臭氧（Ozone，O_3）氧化以及活性炭催化臭氧化（Activated CarbonCatalytic Ozonation，AC/O_3）四种深度处理技术处理二级出水的效能，采用超滤分离、树脂分离、凝胶色谱分析和叁维荧光光谱表征等分析方法，探讨了二级出水有机物（EffluentOrganic Matter，EfOM）的主要性质变化，并进一步研究了这四种深度处理方法对后续超滤膜污染的缓解作用。实验结果表明，在吸附时间足够长、AC投量也适宜的条件下，AC可吸附绝大多数的EfOM，考虑到AC的利用率情况，AC吸附的投量应控制在2.0g/L以下。以溶解性有机碳（Dissolved Organic Carbon，DOC）和紫外吸光度（Ultravioletabsorption at254nm，UV_(254)）为目标参数，修正Freundlich方程较Langmuir方程更适合用来拟合AC对EfOM的等温吸附过程，AC吸附EfOM的动力学过程则适合用准二级动力学方程（Pseudo-second Order Kinetics Equation）描述。BAC对EfOM的去除效果有限，在稳定运行阶段，对DOC和UV_(254)去除率均为25%左右，其中以对小分子有机物（MW<10kDa）的去除为主。BAC处理对微生物代谢产物、腐殖酸类物质、简单芳香蛋白和富里酸类有机物均有一定的去除效果，其中对微生物代谢产物的去除效果最显着。分层取样表明，二级出水中DOC和UV_(254)的去除主要发生在距BAC滤柱顶层20cm（EBCT=60min）和10cm（EBCT=30min）以内的生物滤层。延长EBCT能够加强BAC柱对EfOM尤其是对MW<1kDa组分的去除效果，反冲洗对BAC去除EfOM效能的影响则不明显。臭氧化对二级出水DOC的去除效果不明显，但能快速降低其UV_(254)和SUVA，同时能够有效提高二级出水的可生化性能。分子量分布测定表明，臭氧化能够优先氧化分解二级出水中大分子有机物，增加小分子组分的含量。对EfOM进行树脂分离后发现，臭氧化能够有效减少具有强烈紫外吸收的疏水性组分，增加EfOM中亲水组分含量。荧光光谱分析表明，O_3氧化可有效分解二级出水中的富里酸类、微生物代谢产物及腐殖酸类有机物。AC/O_3处理二级出水后，其UV_(254)迅速下降，DOC下降速率较单独臭氧化高；EfOM的分子量分布范围缩小，各组分尤其是具有较高分子量组分的紫外强度减弱；富里酸类、微生物代谢产物及腐殖酸类有机物得到有效去除。增加AC投加量、降低AC粒径均有利于AC/O_3对二级出水DOC的去除，但随着AC使用次数的增加，AC/O_3对二级出水DOC的去除效率下降。在弱酸性条件（pH=3.7~5）下，AC/O_3对EfOM的去除效果最佳。分析表明：在低pH条件（pH<6）下，AC/O_3对EfOM的去除作用主要发生在AC表面；而在较高的pH条件下，AC/O_3对EfOM的去除主要发生在液相中。在研究AC吸附、BAC过滤、O_3氧化以及AC/O_3四种深度处理技术对超滤膜污染的缓解效果时发现：短时间的AC吸附对超滤膜污染的缓解效果有限，只有当吸附时间足够长（8h）时，超滤膜的总污染（Total Fouling，TF）和可逆污染（Rvreversible Fouling，RF）才会有所降低。采用BAC（EBCT=30min和60min）预处理时，超滤膜通量的下降速率基本不变，但超滤膜的不可逆污染（IrreversibleFouling，IF）下降。臭氧化预处理能够有效缓解超滤膜污染，随着臭氧投加时间的延长，超滤膜通量的下降速率不断降低，TF整体呈下降趋势，IF在开始略微增大后逐渐减小，RF则持续减小。AC/O_3预处理同样能够有效缓解超滤膜污染，随催化时间的延长，超滤膜通量的下降速率不断降低，TF和RF均不断下降。同时发现，随着二级出水初始pH的增加（pH=3~9），超滤膜通量的下降速率逐渐减小，超滤膜的TF、IF和RF也都逐渐减弱。研究发现，超滤膜污染与EfOM的分子量分布和亲疏水性等特性有很大关系，并非完全取决于EfOM的DOC含量。
王旭东[3]2007年在《基于膜结构特征和水中有机物性状的超滤膜污染模型的建立及评价研究》文中提出本文以超滤膜的膜孔密度和膜孔径等作为膜结构参数，采用场发射扫描电镜(FESEM)对膜结构参数进行了测定，建立了超滤水处理过程中反映膜结构参数变化的膜结构参数模型，主要以二级处理水为原水，对臭氧氧化、混凝、粉末活性炭(PAC)吸附等不同预处理方法、水质环境条件、膜材料性质、不同操作条件及运行模式(恒流或恒压)等对超滤水处理过程的影响进行了深入系统的研究，并用建立的模型对膜结构参数的变化特征进行了评价。主要成果如下：(1)用场发射扫描电镜和专业图像分析处理软件对超滤膜进行了处理分析，统计得出了超滤膜的膜孔密度、平均膜孔径、膜面孔隙率等膜结构参数。(2)根据流体力学基本原理，以膜孔密度和平均膜孔径作为膜结构参数，分别针对恒压和恒流过滤模式，引入膜孔径变化系数α_1和膜孔密度变化系数α_2两个评价因子，建立了评价超滤水处理过程的膜结构参数模型。模型表达式为：(3)通过试验数据对所建立的超滤膜结构参数模型进行了拟合，结果显示，该模型能较好地模拟超滤水处理过程。通过模型参数α_1和α_2可以评价超滤水质净化过程中，水中有机物是以膜孔内吸附、还是以膜表面膜孔堵塞为主导，主要是受水中有机物分子量大小及分布、有机物亲疏水性、离子强度等哪一种水质性状的影响较大。这就为结合膜结构特性和原水性状两个方面评价超滤膜污染过程提供了方法。(4)试验通过臭氧预处理来改变二级处理水中有机物的分子量分布，并采用PVDF-300平板超滤膜对不同有机物分子量分布的二级处理水进行了超滤试验，研究发现水中有机物分子量分布与超滤过程中膜的各部分阻力之间大致有如下关系：①1／3＞d／φ＞2／15(d为水中有机物分子尺寸，φ为膜孔直径)的有机物易在膜孔内表面产生吸附，而d／φ＜2／15时，有机物则易透过膜孔；②1＞d／φ＞1／3的有机物主要形成膜表面和膜孔内的堵塞，5／3＞d／φ＞1的有机物主要形成膜表面的堵孔；③d／φ＞1特别是d／φ＞5／3的有机物(包括溶解态和颗粒态)则是形成膜表面滤饼的主体。同时，试验也发现，在几种超滤膜阻力中，堵孔阻力对膜污染阻力的影响较大，当臭氧接触1min时，可以显着降低膜的堵孔阻力，从而有效减缓膜的污染。(5)分别采用混凝、粉末活性炭(PAC)吸附、臭氧—PAC联用等方法对二级处理水进行了预处理，考察了不同预处理方法对超滤膜过滤性能的影响：①结合膜结构参数模型，发现二级处理水超滤过程中，a_1和a_2均较大，说明膜平均孔径和膜孔密度均下降得较快，即二级处理水中含有大、小分子量的物质较多；②混凝处理后，a_1变化不大，a_2变小，说明膜平均孔径减小较快，膜孔密度的减小平缓，即混凝对高分子物质有一定量的去除，而对小分子物质去除较少；③经粉末活性炭(PAC)和臭氧—PAC联用处理后，由于PAC对低分子物质的吸附，使得膜平均孔径的变化得到了缓解，臭氧氧化使二级处理水中大分子量有机物有所减少，膜孔密度的减小变得更加平缓。(6)二级处理水中亲水性和疏水性有机物的分子量分布较相似，主要是分子量小于2kDa的小分子有机物含量较多。通过含叁种不同性状的有机物水样的超滤试验，发现二级处理水中亲水性有机物是引起膜污染的主要物质。同时，二级处理水中离子强度越大，膜通量的衰减越快，其衰减程度随着离子强度的增加而增加。(7)采用6种材质的超滤膜对二级处理水进行了过滤试验，研究了不同膜材料性质对超滤性能的影响。研究发现，膜的孔径分布越宽、孔形越规则越易发生膜孔堵塞污染，造成膜孔密度下降，其过滤初期通量衰减会越快；膜过滤层越厚、孔形越不规则越易发生膜孔内部污染，造成膜孔孔径窄化，在过滤末期通量衰减较快。(8)针对超滤水处理过程的膜污染特性，发现对原水进行适当的预处理，改变水中有机物的分子量分布等性状，同时采用低压恒流过滤模式，并辅之以相应的反冲洗和表面快洗相结合的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。
刘红[4]2014年在《臭氧预处理对污水二级出水超滤过程中的膜污染层形成控制研究》文中指出超滤膜技术是近30年来在水处理和污水处理回用领域中发展起来的一项重要工艺。然而，膜污染问题在很大程度上限制了膜技术的推广使用。本论文以水污染控制重点实验室中试反应器二级出水作为研究对象，考察了二级出水有机物（Effluent Organic Matter，EfOM）的超滤性能及其膜污染机制，在此基础上，分别从EfOM在二级出水中的分布形态、溶液环境条件、EfOM的亲疏水性以及膜材料性质等四个方面研究了臭氧（Ozone，O3）预处理对二级出水再生超滤过程中膜污染的缓解效果和作用机制。采用扫描电镜（Scanning Electron Microscope,SEM）、衰减全发射傅立叶红外光谱仪（Attenuated Total Reflection FourierTransform Infrared Spectroscopy, ATR-FTIR）、接触角测定仪对超滤膜表面污染前后的形貌特点进行了分析测定。研究内容如下：对EfOM的超滤性能进行了研究：100kDa超滤膜对EfOM的DOC去除率为17%，随着超滤膜截留分子量（Molecular Weight Cutoff，MWCO）的不断减小，DOC的去除效果并没有显着提高。凝胶色谱（Gel Permeation Chromatography，GPC）和荧光光谱（Excitation-Emission Matrix，EEM）分析结果表明，100kDa超滤膜能够有效去除EfOM中的多糖、蛋白质等大分子有机物，但对腐殖质的去除能力比较有限。与EfOM相比，天然有机物（Natural Organic Matter，NOM）中的腐殖质在超滤过程中更易被去除。EfOM中具有较大分子量的多糖、蛋白质和胶体等易被超滤膜所截留，因此，可能是导致超滤膜污染的最主要因素。将二级出水中的EfOM按照分布形态进行划分，颗粒态EfOM（二级出水经砂滤柱预处理）、胶态EfOM（二级出水经1.2μm滤膜预过滤）和溶解态EfOM（二级出水经0.45μm滤膜预过滤）的超滤性能研究表明：臭氧氧化均能有效缓解膜污染，且随着臭氧投加量的增加，超滤膜比通量不断提高。此外，经臭氧氧化后，超滤膜的总污染TF（Total Fouling，TF）和可逆污染（Reversible Fouling，RF）明显减小，不可逆污染（Irreversible Fouling，IF）呈现先增大后减小的变化趋势。SEM结果显示，超滤处理二级出水后，膜表面为一层致密的污染层，二级出水经臭氧氧化处理后，膜表面形成的污染层表现出明显的聚集状态。FTIR结果表明，臭氧氧化使膜表面污染物质中的多糖、蛋白质以及腐殖质含量降低，有效缓解了超滤膜污染。溶液环境条件对O3氧化缓解超滤膜污染的影响研究表明：对于臭氧氧化后的颗粒态、胶态和溶解态EfOM，Ca2+（5mM和10mM）的投加能够进一步缓解超滤膜污染，且随着Ca2+浓度的增大，超滤膜比通量不断升高。胶态、溶解态EfOM经臭氧氧化后，Ca2+的投加使超滤膜的TF、RF和IF进一步降低。与之相比，颗粒态EfOM经臭氧氧化后，Ca2+的投加使超滤膜的IF显着降低，RF却明显增加。研究结果进一步表明，离子强度（以NaCl计）对臭氧氧化前后EfOM在超滤过程中产生的膜污染没有影响。SEM结果表明，二级出水经臭氧氧化后进一步投加Ca2+，膜表面污染物的聚集现象更加明显，表明Ca2+能够在有机物分子间通过架桥作用形成络合物，促使膜表面污染物的进一步聚集。将EfOM按照亲/疏水性进行划分，EfOM的亲水性和疏水性组分的超滤性能研究表明：臭氧氧化提高了超滤膜处理EfOM亲/疏水性组分的膜通量，且氧化后超滤膜的TF和RF都明显减小，IF表现为先增大，继而随着O3投量的增加而减小。EfOM的亲水性组分经臭氧氧化后，Ca2+的投加能够进一步提高膜通量，且投加Ca2+后，超滤膜的TF和IF均下降，RF略微增大。EfOM的疏水性组分经臭氧氧化后，Ca2+和NaCl的添加均造成超滤膜膜通量的降低。SEM结果显示，经超纯水反洗后，EfOM的亲水性组分在膜表面没有产生明显的污染物，经臭氧氧化以及添加NaCl、Ca2+后也没有明显的污染物。然而，EfOM的疏水性组分在膜表面形成了较为明显的污染物，投加NaCl和Ca2+后膜表面出现更明显的污染物聚集。超滤膜材料性质对O3缓解超滤膜污染的影响研究表明：与疏水性超滤膜相比，亲水性超滤膜处理二级出水产生的膜污染更为严重。然而，臭氧氧化均能有效缓解这两种超滤膜的污染现状。臭氧预处理对膜污染的缓解作用与超滤膜截留分子量（Molecular Weight Cutoff, MWCO）大小无关，无论是对小孔径的超滤膜（20kDa）还是对大孔径的超滤膜（300kDa），臭氧预处理均能有效缓解超滤膜污染，且臭氧氧化后超滤膜的TF和RF均降低，随着O3投量的增加，IF表现为先增大后减小。
刘佩[5]2013年在《城市污水二级出水有机物性状及超滤分离过程研究》文中研究说明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、亲疏水性以及叁维荧光光谱等特性，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，其叁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。
凌聪[6]2016年在《不同预处理二级出水中溶解性有机物特性及超滤膜污染研究》文中认为溶解性有机物被认为是超滤膜处理城市污水二级出水时膜污染的主要物质。本论文通过对芜湖市城南污水处理厂二级出水中溶解性有机物进行测定,并分析其对超滤膜污染的机理。分别向二级出水中投加复合硅藻土、FeCl_3、活性炭及臭氧,控制二级出水中的溶解性有机物特性,并探讨了不同预处理后二级出水中溶解性有机物的变化,进而对超滤膜污染的影响,分析了溶解性有机物与超滤膜污染时的作用机制,所得结论如下:(1)城市污水处理厂二级出水中的溶解性有机物分子量主要分布在4000Dalton以下,所占比率为50.6%。通过XAD-4和XAD-8树脂联用,对其亲疏水性物质进行分离,其中二级出水中疏水性酸占42.8%,过渡亲水性酸占19.1%,亲水性有机物占38.1%。疏水性酸、过渡亲水性酸和亲水性有机物分别使膜通量减小32.8%、29.9%和18.6%,膜阻力增大106.6%、92.2%和58.6%。通过叁维荧光光谱和膜面污染物红外分析溶解性有机物的组成,其中过渡亲水性酸为蛋白质类,分子量主要分布在4000Dalton-30000Dalton;亲水性有机物为脂肪类,主要集中在6000Dalton以下;疏水性酸物质为腐殖酸类,主要集中在4000Dalton以下,疏水性酸物质更容易引起超滤膜污染。(2)在超滤系统运行的过程中,在pH为3~(-1)1时,pH越高,相对膜通量越高,二价离子如Ca2+和Mg2+相较一价Na+和K+使膜通量衰减严重,且离子浓度越高,衰减越严重。超滤膜污染后进行清洗,化学清洗如NaClO,HCl、NaOH相较于物理清洗超声清洗和水力反冲洗能使膜通量恢复更高。(3)在最佳投药分别为400 mg·L~(-1)、80 mg·L~(-1)、80 mg·L~(-1)和6mg·L~(-1)时,投加复合硅藻土、FeCl_3、活性炭以及通入臭氧能使4000Dalton聚醚砜膜膜通量平均提高18.1%、8.1%、5.3%和0.1%,同时膜污染阻力平均下降58.9%、28.9%、17.8%及2.2%。复合硅藻土、FeCl_3和活性炭主要去除10000-30000Dalton的溶解性有机物,这类物质主要是蛋白质类,同时复合硅藻土对腐殖酸去除明显。臭氧使膜平均阻力仅减小了2.2%,主要是臭氧使原水中腐殖酸、富里酸和蛋白质类有机物氧化到4000Dalton以下,没能去除掉DOM。二级出水中6000Dalton以下的溶解性有机物更能引起超滤膜的阻塞,这类物质主要是腐殖酸。(4)四种预处理超滤组合,复合硅藻土、FeCl_3、活性炭和臭氧组合,分别能使TOC去除率为60.81%、51.24%、43.51%、39.74%,UV254去除率为45.37%、37.21%、31.07%、49.02%,COD的去除率为56.89%、48.24%、40.93%、37.15%,氨氮的去除率为51.72%、39.47%、52.97%、43.21%,浊度的去除率均为100%。复合硅藻土相对于其它的预处理方法有最好的预处理效果。
张坤[7]2013年在《超滤对水中浊度与腐植酸的分离特性及膜污染控制条件研究》文中研究说明城市污水的资源化是当前水处理界的研究热点，与其它污水深度处理技术相比，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诸多优点而被应用于污水再生中，但是使用过程中的膜污染制约了膜分离技术的广泛应用。已有研究显示污水中腐植酸类天然有机物和悬浮颗粒物是造成膜污染的主要原因。本文主要研究了浊度和腐植酸对亲水性改性后的PVDF中空纤维膜的污染及控制条件，为改性后的超滤膜广泛应用于污水再生过程奠定了基础，主要得出如下结论：（1）浊度对超滤膜通量的影响较小，过滤过程中膜过滤通量下降缓慢。浊度造成的污染为可逆污染，通过水力清洗能够较好的去除，超滤膜对浊度具有良好的去除效果，出水浊度不受进水浊度的影响，去除率为100%。（2）腐植酸对膜渗透通量的影响远大于浊度，腐植酸对超滤膜造成的污染既有可逆污染，也有不可逆污染，且不可逆污染起主要作用。改变水质环境条件能够影响腐植的性质，从而影响腐植酸对超滤膜的污染。腐植酸中的大分子对于膜污染起到了主要作用。改变溶液pH和离子强度能够改变腐植酸分子的带电状态进而影响腐植酸在膜表面的吸附，偏酸性溶液环境和高离子强度加重腐植酸对膜的污染，碱性环境减缓腐植酸对超滤膜的污染。钙离子对腐植酸分子起到络合作用，钙离子浓度低时会加重膜污染，钙离子浓度增大时则会减轻膜污染。（3）浊度与腐植酸共存体系进行模拟实际运行结果显示，操作方式对于膜渗透通量的改变有较大影响。增加清洗频率，增大反洗压力，采取加药反洗都能够减小膜通量的衰减程度，减缓膜污染。（4）实际运行过程中，选择合适的水力清洗条件可以延缓膜污染，增加反洗压力能有效降低膜污染速率，采用加药反洗和水力清洗的方式能够有效地控制跨膜压差的增长，对抑制膜污染效果良好。超滤膜对二级出水中的浊度和有机物具有良好的去除效果，处理后的水质能够满足城市污水再生利用对于浊度和有机物的要求。
赵赫[8]2017年在《复合预氧化强化混凝—超滤工艺净水关键技术研究》文中研究指明我国北方饮用水水源有机物污染严重,常规净水工艺有待升级改造。本文提出以混凝-超滤为核心并结合复合预氧化的新型净水工艺,用以实现有机污染型微污染水源水的高效处理。研究首先考察了单独KMnO_4、单独O_3和KMnO_4/O_3联合使用对聚合氯化铝(PAC)混凝系统的助凝效果。实验结果表明,KMnO_4/O_3联合使用能显着改善后续混凝沉淀单元对浊度和有机物的去除效果,但KMnO_4和O_3的投加顺序至关重要。同时投加KMnO_4和O_3在控制腐殖质类NOMs方面表现出协同作用。当O_3投加量为2mg/L、KMnO_4投加量为0.5mg/L、PAC投加量为30mg/L时,预氧化-混凝工艺浊度去除率为60%、TOC去除率为26%、出水SUVA降至1.88,主要水质指标达到现行生活饮用水卫生标准要求。通过亲疏水性和分子量分级方法探讨了单独KMnO_4、单独O_3以及KMnO_4/O_3联合预氧化对溶解性NOMs理化性质的影响规律。实验结果表明:O_3预氧化主要作用于疏水性大分子,使其向亲水性小分子组分转化;KMnO_4氧化性较弱,主要通过分解产生的新生态MnO_2的吸附作用去除有机物,选择性相对较差;KMnO_4/O_3联合预氧化对有机物理化性质的影响规律与单独O_3接近,但由于MnO_2的催化作用,该工艺对弱疏水酸性组分去除效果更加显着。其次,通过比较混凝沉淀-超滤分体式工艺和混凝-超滤一体式工艺的净水和膜污染情况,确定了KMnO_4的投加位置和投加量。在混凝沉淀-超滤分体式工艺的膜池中投加0.5mg/L KMnO_4,能使膜出水TOC进一步下降4%,膜污染速率降低19%。膜池中KMnO_4分解产生的MnO_2,一方面吸附有机物,降低膜面有机污染负荷,另一方面沉积于膜表面,使滤饼层结构疏松,增强膜面亲水性。由于在混凝-超滤分体式系统中KMnO_4投加位置不同所起的主要作用不同,通过考察两段式投加(即混凝前和膜池中)KMnO_4,确定了最佳投加比,当KMnO_4投加总量为0.5mg/L,混凝前投加与膜池中投加量相当时,系统出水水质最佳,能更有效地控制膜污染的发展。最后,论文创新性地提出基于两段式KMnO_4投加的“O_3预氧化-混凝沉淀-超滤”净水工艺,即在O_3预氧化单元投加KMnO_4,改善混凝沉淀对腐殖质类NOMs的去除效果,同时在膜池中投加KMnO_4,控制膜污染的形成与发展。在KMnO_4总投加量0.75mg/L(前后段投加比例2:1)、O_3投加量2mg/L、PAC投加量30mg/L的情况下,该新型工艺TOC去除率达60%;通量约为50 L/(m~2·h)的情况下,过滤120min后,TMP增加幅度仅为15%,主要水质指标满足生活饮用水卫生标准。该工艺简单灵活,适于净水厂升级改造以及有机物污染型微污染水源水的高效处理。
李振[9]2013年在《基于城市污水再生的PVDF/PVP改进超滤膜膜清洗方式与调控试验研究》文中研究表明超滤技术用于城市污水再生处理，不仅能够减少污染物的排放，而且可以得到多目标用途的稳定优异的中水水质，因而备受关注，然而，针对城市二级处理水残留污染物的复杂组成，膜污染造成的膜通量下降却成为阻碍膜分离技术推广的主要障碍。本试验以自主设计的膜分离装置为核心，混凝沉淀、砂滤为预处理方式，旨在通过改变水力清洗条件与加药反洗方式，优化得到PVDF/PVP改性超滤膜最佳的运行操作条件和方法。所得主要结论如下：（1）采用超滤法测定城市二级处理水中溶解性有机物分子量分布，试验发现二级出水有机物分子量分布稳定，以TOC表征下的多个月份二级出水<3k的有机物占50%-63%，>60k的有机物占5%-10%左右；以UV254表征时，二级出水<3k的有机物占53%-61%，>60k的有机物占2%-12%左右，城市二级出水溶解性有机物以小分子物质为主。（2）以混凝沉淀、砂滤为预处理，并结合超滤膜分离单元处理城市二级污水，研究表明二级出水经前期预处理后浊度和有机物含量都有所降低，其对浊度的去除最为明显，经预处理、超滤联用方式处理后，UV254、COD、磷酸盐、氨氮分别降低为原水的69.8%、64.2%、65.4%和67.45%，试验表明以超滤技术为核心的再生工艺可以实现城市污水的深度处理。（3）试验针对不同产水通量下的水力清洗条件进行了调节，研究发现在处理城市二级出水时，反洗流量的改变可以很大程度上减轻膜污染，处理效果优于对快洗流量的调节；加药反洗可以有效抑制膜污染，水力清洗与加药反洗的联合运用可以保证超滤膜较长时间的稳定运行。（4）中试试验分析并总结了适合改进型超滤膜的运行操控参数，并分别确定了超滤过程中的加药反洗周期、反清洗水量及操控压力、膜产水率等重要参数，50~(-1)20L·m~(-2)·h~(-1)最佳运行操控条件下，反清洗耗水量为1.38-5.97L·m~(-2)、操控压力0.04-0.08MPa，加药周期40~(-1)20个过滤周期，产水率82.56%-88.31%，为PVDF-500型超滤膜的工程应用提供参考价值。
曾海燕[10]2010年在《臭氧化MBR中臭氧控制膜污染的研究》文中认为膜生物反应器(MBR)作为一种新型高效的水处理技术,具有占地面积小、出水水质好、有机负荷高、剩余污泥产率低、运行启动快、可实现模块化等优点而日益受到人们的关注。然而,在运行过程中由于膜污染存在导致过滤阻力不断增加、膜通量严重衰减、膜组件更换和清洗的频率增加等一系列问题,膜污染已成为限制MBR广泛应用的瓶颈。因此如何控制膜污染一直是当前研究MBR的热点。臭氧作为一种高效的、无二次污染的强氧化剂,在膜过滤系统中广泛运用。由于本实验室在臭氧氧化同步污泥减量工艺的研究中,发现投加适量臭氧至MBR中能达到污泥减量,同时还能改善膜污染,因此本试验采用臭氧+MBR工艺来研究臭氧对膜污染的影响。主要内容包括四部分：①膜的清水实验；②臭氧投加量优化实验；③操作条件优化；④在前面实验结论的基础上,长期对比运行MBR与臭氧化MBR两套系统达175天,综合分析臭氧控制膜污染的效果及污泥减量效果。研究结果表明：(1)膜组件1与膜组件2的膜比通量与过膜压差的关系直线的斜率分别K1=0.104,K2=0.119,数值基本相等,表明两个膜组件相关性比较好,可比性强,可为后续对比研究膜污染奠定基础。(2)臭氧投加量为32.23mg.1-1,作用时间为15min时,膜比通量值达到最高值0.96LMH/kPa。臭氧作用于污泥混合液后,污泥混合液的MLSS基本上呈下降的趋势,粘度变化不大。污泥中的TOC、多糖、蛋白质质量浓度都随着臭氧投加浓度的增加及作用时间的延长而增加,而SOUR及pH会逐渐降低,但不至于影响微生物的生存,这可为臭氧直接充入MBR中用于减缓膜污染研究提供一定的理论支持。(3)考察抽吸压力、抽停时间比、曝气量叁个工艺参数对膜通量衰减的影响,结果表明：①最佳的抽吸压力≤0.03MPa,当大于0.03MPa时,其膜通量的衰减速率增大；②最适的抽停时间比为9：1；③最适的曝气量为100 L.h-1,曝气量为200 L.h-1时的膜通量并未明显优于100 L.h-1,这归功于本反应器的圆形构造和微孔曝气结构,使得曝气产生的气泡粒径小、分布均匀,传质速率快,曝气充分又不易形成死角。(4)平行运行臭氧化MBR及MBR175天,叁个阶段中臭氧化MBR与MBR的膜比通量SF值呈现相同的规律：与MBR对比,臭氧化MBR膜污染前期发展迅速,而后期增长缓慢。(5)对第叁阶段运行44天后的膜组件污染阻力构成进行分析,结果发现：①MBR比臭氧化MBR膜污染严重。MBR膜污染的总阻力值达到21.08×1012m-1,滤饼层阻力Rc、不可逆阻力Rp、固有阻力Rm分别占总阻力的56.31%、24.86%、18.83%,而臭氧化MBR只发展到17.95×1012m-1,其中Rc、Rp、Rm分别占总阻力的40.72%、36.66%、22.62%；②无论MBR还是臭氧化MBR,滤饼层阻力Rc始终是膜污染的主要阻力；③与MBR相比,臭氧化MBR由于臭氧作用后膜的Rc相对减小,而Rp却增大。(6)不同清洗方式膜通量恢复实验进一步说明了膜污染主要以滤饼层为主,对滤饼层污染物进行FTIR分析得到以多糖和蛋白质为主的EPS是膜面有机物污染的主要成分。相比于MBR,臭氧化MBR能有效减缓无机物污染如Fe、Ca的沉积。(7)忽略膜清洗及取样测试的污泥损耗,两系统运行175d污泥变化情况为：MBR污泥浓度增长迅速,从5282mg.L-1增加到12740mg.L-1,总共增加了7458mg.L-1；而臭氧化MBR中污泥浓度从5310mg.L-1增加到8698mg.L-1,总共增加了3388mg.L-1,其污泥增加量只占MBR增加量的45.4%,表明臭氧化MBR确实有污染减量的效果。(8)臭氧化MBR对COD、NH3-N和TP的平均去除率分别达到90%、95.8%、62.1%,膜出水水质略差于MBR,但其影响程度不大。本研究所采用的臭氧化MBR是直接把臭氧通入MBR,发现投加适量臭氧,此工艺能在保证出水水质的条件下不仅能减缓膜污染,还能达到污染减量的效果。本研究可为今后臭氧用于MBR中减缓膜污染或污泥减量提供一定的参考。
参考文献：
[1]. 臭氧氧化对城市二级出水分子量分布及膜阻力构成的影响研究[D]. 王旭东. 西安建筑科技大学. 2004
[2]. 污水深度处理方法去除二级出水有机物（EfOM）的效能及其缓解超滤膜污染研究[D]. 王保贵. 北京工业大学. 2013
[3]. 基于膜结构特征和水中有机物性状的超滤膜污染模型的建立及评价研究[D]. 王旭东. 西安建筑科技大学. 2007
[4]. 臭氧预处理对污水二级出水超滤过程中的膜污染层形成控制研究[D]. 刘红. 北京工业大学. 2014
[5]. 城市污水二级出水有机物性状及超滤分离过程研究[D]. 刘佩. 西安建筑科技大学. 2013
[6]. 不同预处理二级出水中溶解性有机物特性及超滤膜污染研究[D]. 凌聪. 安徽师范大学. 2016
[7]. 超滤对水中浊度与腐植酸的分离特性及膜污染控制条件研究[D]. 张坤. 西安建筑科技大学. 2013
[8]. 复合预氧化强化混凝—超滤工艺净水关键技术研究[D]. 赵赫. 天津大学. 2017
[9]. 基于城市污水再生的PVDF/PVP改进超滤膜膜清洗方式与调控试验研究[D]. 李振. 西安建筑科技大学. 2013
[10]. 臭氧化MBR中臭氧控制膜污染的研究[D]. 曾海燕. 南昌大学. 2010
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