膜法处理回用生活污水及UF膜过滤生活污水膜污染机理的研究

【摘要】：采用膜分离技术处理回用废水，不仅具有操作方便、设备紧凑、工作环境安全、节约能耗和化学试剂等优点，而且可以根据不同的回用要求，得到不同的合格水质，从而带来更大的经济效益和社会效益；膜污染是膜技术应用中所面临的一个重要问题之一，要使膜组件获得长期稳定的运行效果，必须研究其污染机理。由合适的膜污染数学模型，通过模拟计算可为操作参数优化提供指导，从而提高膜和整个系统的使用性能和寿命。本文对膜法处理回用生活污水及UF膜过滤生活污水膜污染机理进行了系统的研究。 在UF作RO预处理过滤山西铝厂生活污水站出水的试验中，首先比较了MF、活性炭吸附、MF-活性碳吸附、混凝作UF预处理的过滤效果，最终确定了混凝作UF的预处理方法。 从降低膜过滤阻力的角度出发确定聚合氯化铝在处理山西铝厂生活污水站出水中的最佳用量。结果表明，在加入最佳聚合氯化铝投加量条件下，膜过滤阻力和沉积层阻力最小。同时，使膜过滤阻力最小的最佳混凝剂投加量也是去除水中有机物、去除水中浊度效果的最佳投加量。 全面考察了混凝-砂滤-UF工艺流程去除有机物、总氮、总磷、LAS、NH_3-N、有机氮、浊度的效果；UF膜出水水质完全符合生活杂用水标准(GBJXX-2001)中的厕所便器冲冼、城市绿化用水标准。对于洗车、扫除用水，LAS略超标，其余指标均符合要求。 对UF膜长期过滤山西铝厂生活污水站出水过程中的结垢污染物进行了研究。结果表明，混凝-砂滤后溶解性有机物浓度较低，对膜过滤长期污染的影响较小，而无机污染较多且成分复杂。对比试验表明投加聚合氯化铝未对膜过滤造成污染。 对山西铝厂生活污水站出水进行混凝-砂滤-UF预处理，然后用小型反渗透设备对UF产水进行了脱盐试验，反渗透产水的含盐量可达10mg·L~(-1)以下，RO产水可用作高质量的工业用水。对进水量为14250m~3／d的反渗透工程进行了计算机模拟及设计。 采用多种化学清洗剂对污染的UF膜进行了清洗研究，结果表明，用次氯酸钠和酸交替清洗膜可以获得较好的清洗效果。 对不同压力下、不同材质、不同截留分子量的UF膜直接过滤原水、过滤混凝出水、过滤混凝．砂滤出水时的阻力分布进行了测定，比较得出了优势污染阻力。 用膜孔窄化模型(堵塞过滤定律)和滤饼层模型(沉积过滤定律)分析 了不同压力下、不同材质、不同截留分子量的UF膜直接过滤原水、过 滤混凝出水、过滤混凝一砂滤出水时过滤过程中的污染控制因素 对UF膜过滤山西铝厂生活污水站出水建立了膜通量数学模型。 【关键词】：UF RO 生活污水回用 膜污染机理 数学模型
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：X703
【目录】：

• 第一章 综述12-34
• 1.1 污水资源化是解决水资源短缺的有效途径12-13
• 1.2 污水回用方向13-15
• 1.3 污水资源化利用技术现状15-25
• 1.3.1 生物处理技术15-16
• 1.3.2 膜分离技术16-22
• 1.3.2.1 电渗析技术17-18
• 1.3.2.2 反渗透技术18-19
• 1.3.2.3 纳滤技术19-20
• 1.3.2.4 MF、UF技术20-22
• 1.3.3 混凝沉淀-过滤技术22-23
• 1.3.4 活性炭吸附技术23-24
• 1.3.5 臭氧氧化技术24-25
• 1.4 超滤过程中膜污染及其机理研究现状25-33
• 1.4.1 膜污染及其影响因素25-30
• 1.4.1.1 膜污染定义25-26
• 1.4.1.2 影响膜污染的因素26-30
• 1.4.2 膜污染机理研究及其模型的建立30-33
• 1.4.2.1 膜污染机理研究30-32
• 1.4.2.2 膜污染数学模型的建立32-33
• 1.5 本研究的目的和意义33
• 1.6 本研究的主要内容33-34
• 第二章 UF作RO预处理过滤生活污水34-61
• 2.1 不同预处理方法比较试验35-41
• 2.1.1 试验装置35-36
• 2.1.2 试验方法36
• 2.1.3 试验结果与讨论36-41
• 2.1.3.1 生活污水直接过滤的阻力特性和清沈可恢复性36-37
• 2.1.3.2 0.22μm MF预处理对过滤阻力和清洗效果的影响37
• 2.1.3.3 活性炭预处理对过滤阻力和清洗效果的影响37-38
• 2.1.3.4 0.45μm MF-活性炭预处理对过滤阻力和清洗效果的影响38-39
• 2.1.3.5 0.22μm MF-活性碳预处理对过滤阻力和清洗效果的影响39
• 2.1.3.6 混凝对过滤阻力和清洗效果的影响39-41
• 2.2 聚合氯化铝混凝试验41-46
• 2.2.1 试验仪器41
• 2.2.2 试验方法41-42
• 2.2.3 试验结果与讨论42-46
• 2.2.3.1 沉降时间对混凝效果的影响42-43
• 2.2.3.2 混凝对膜过滤阻力的影响43-44
• 2.2.3.3 混凝对去除原水浊度的影响44-45
• 2.2.3.4 混凝对去除UV_(254)、CODcr的影响45-46
• 2.3 混凝-砂滤-UF去除污染物效果及膜长期过滤生活污水结垢污染物的研究46-59
• 2.3.1 试验仪器46
• 2.3.2 试验方法46
• 2.3.3 试验结果与讨论46-59
• 2.3.3.1 去除CODcr效果46-48
• 2.3.3.2 去除浊度的效果48-49
• 2.3.3.3 去除UV_(254)效果49-50
• 2.3.3.4 除磷效果50-51
• 2.3.3.5 除氮效果51-53
• 2.3.3.6 去除LAS效果53
• 2.3.3.7 混凝-砂滤后生活污水中有机物分子量分布53-54
• 2.3.3.8 不同孔径的膜出水通量比较54-55
• 2.3.3.9 膜长期过滤生活污水结垢污染物的研究55-58
• 2.3.3.10 混凝-砂滤-UF出水水质58-59
• 2.4 本章小结59-61
• 第三章 山西铝厂生活污水RO脱盐试验61-76
• 3.1 试验设备及试验方法61-62
• 3.2 试验结果与讨论62-68
• 3.2.1 回流比对反渗透脱盐效果的影响62-65
• 3.2.1.1 回流比对产水水质的影响63
• 3.2.1.2 回流比对产水率的影响63-64
• 3.2.1.3 回流比对产水量的影响64-65
• 3.2.2 操作压力对反渗透脱盐效果的影响65-67
• 3.2.2.1 进水压力对产水水质的影响65-66
• 3.2.2.2 进水压力对产水率的影响66-67
• 3.2.2.3 进水压力对产水量的影响67
• 3.2.3 反渗透产水水质67-68
• 3.3 大型反渗透工程技术指标的计算机模拟68-73
• 3.3.1 产水量与膜管数不变，水回收率与产水含盐量的关系68-69
• 3.3.2 产水量与膜管数不变，水回收率与进水压力的关系69
• 3.3.3 产水量与膜管数不变，水回收率与RO能耗的关系69-70
• 3.3.4 系统进水量和水回收率不变，膜管数与产水含盐量的关系70
• 3.3.5 系统进水量和水回收率不变，膜管数与进水压力的关系70-71
• 3.3.6 系统进水量和水回收率不变，膜管数与RO能耗的关系71
• 3.3.7 系统进水量和水回收率不变，水温与进水压力的关系71-72
• 3.3.8 系统进水量和水回收率不变，水温与产水含盐量的关系72
• 3.3.9 系统进水量和水回收率不变，膜管数与膜折旧费、RO能耗费的关系72-73
• 3.4 大型反渗透工程设计结果73-74
• 3.5 集成膜技术处理回用山西铝厂生活污水工艺流程74-75
• 3.6 本章小结75-76
• 第四章 UF膜的清洗76-83
• 4.1 常用的膜清洗方法76-77
• 4.1.1 物理方法76-77
• 4.1.2 化学方法77
• 4.2 UF膜清洗试验77-82
• 4.2.2 试验装置及方法77-78
• 4.2.3 试验结果与讨论78-82
• 4.2.3.1 NaClO清洗的效果78
• 4.2.3.2 酸洗的效果78-79
• 4.2.3.3 NaClO和酸交替清洗膜的效果79-81
• 4.2.3.4 NaOH和NaClO清洗效果的比较81-82
• 4.3 本章小节82-83
• 第五章 UF膜过滤生活污水膜污染机理的研究83-103
• 5.1 UF膜处理生活污水膜污染现象及其表征83-84
• 5.2 UF膜污染模型84-87
• 5.2.1 膜孔窄化模型(堵塞过滤定律)85-86
• 5.2.2 滤饼层模型(沉积过滤定律)86-87
• 5.3 试验方法和装置87-88
• 5.4 试验结果与讨论88-101
• 5.4.1 过滤原水时不同压力下、不同截留分子量UF膜相对通量变化88-90
• 5.4.2 膜过滤原水阻力分布90-91
• 5.4.3 混凝后膜过滤阻力分布91-92
• 5.4.4 混凝-砂滤后膜过滤阻力分布92-93
• 5.4.5 膜污染过程的控制因素93-101
• 5.4.5.1 过滤原水时膜污染过程的控制因素93-95
• 5.4.5.2 混凝后膜污染过程的控制因素95-98
• 5.4.5.3 混凝-砂滤后膜污染过程的控制因素98-101
• 5.5 本章小结101-103
• 第六章 UF膜过滤生活污水膜通量数学模型103-131
• 6.1 论分析和模型建立103-105
• 6.1.1 超滤分离的机理103
• 6.1.2 膜分离过程影响因素103
• 6.1.3 膜通量的基本关系式103-105
• 6.2 试验装置与试验方法105-107
• 6.2.1 试验装置105-106
• 6.2.2 试验方法106-107
• 6.3 试验结果与讨论107-129
• 6.3.1 UF膜直接过滤原水107-114
• 6.3.1.1 3万道尔顿UF膜直接过滤原水107-110
• 6.3.1.2 14万道尔顿UF膜直接过滤原水110-112
• 6.3.1.3 10万道尔顿UF膜直接过滤原水112-114
• 6.3.2 UF膜过滤混凝出水114-121
• 6.3.2.1 3万道尔顿UF膜过滤混凝出水114-116
• 6.3.2.2 14万道尔顿UF膜过滤混凝出水116-119
• 6.3.2.3 10万道尔顿UF膜过滤混凝出水119-121
• 6.3.3 UF膜过滤混凝-砂滤出水121-129
• 6.3.3.1 3万道尔顿UF膜过滤混凝-砂滤出水121-123
• 6.3.3.2 14万道尔顿UF膜过滤混凝-砂滤出水123-126
• 6.3.3.3 10万道尔顿UF膜过滤混凝-砂滤出水126-129
• 6.4 本章小结129-131
• 第七章 结论131-134
• 参考文献134-145

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新型低动力生化装置处理生活污水的研究    王里奥

自净式与SBR法嫁接技术处理生活污水研究及其应用    陈世泽

Super-CM利水净处理生活污水的试验研究    张令玉,陈飞星,董鹏华

天津港南疆生活污水处理系统运行    

中空纤维膜-生物反应器处理生活污水试验研究    黄显怀,霍守亮

潜流人工湿地对生活污水除磷效果试验研究    李丽;王全金;李忠卫;

利用粉煤灰处理生活污水的动态试验研究    韩秀丽;陈稳;

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生活污水处理与利用技术    陈斌;张宗军;

土地渗滤系统处理生活污水的研究    卢会霞;孙红文;傅学起;

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