超滤污水深度处理特性及膜污染机理研究

【摘要】： 本研究采用截留分子量分别为100,000Da和20,000Da的国产中空纤维超滤膜对西安市北石桥污水净化中心的二沉池出水进行了深度处理实验。实验采用超滤自动控制系统实现了对操作条件的自动控制和实验数据的自动采集，提高了实验精度。实验分析了超滤对污水的处理效果及消毒效果。并比较了同种膜材质，不同截留分子量的超滤膜对污水中几种重要指标的去除效果，以及在运行过程中膜通量的变化情况。实验还通过周期反冲洗以及无反冲洗时不同压力下、不同回收率下的膜阻力变化情况分析了运行条件对膜污染的影响。 从滤后水质看出超滤膜对浊度、细菌总数及大肠杆菌的去除效果良好。原水浊度在1.82～3.56NTU范围内，出水浊度均小于0.5NTU。细菌总数和大肠杆菌的去除率均大于99％。超滤膜对污水中有机物有一定的去除，但去除率不高。不同截留分子量的膜对COD_(Cr)、TOC、UV_(254,)、色度的去除率稍有差异，20,000Da膜的去除率略高于100,000Da膜。截留分子量对超滤过程中膜通量的变化有很大影响，膜过滤初期20,000Da膜通量衰减严重。膜长期运行时，100,000Da膜通量衰减幅度较大。 直接超滤实验结果表明，反冲洗能够在一定程度上缓解膜污染。适当的回收率和进膜压力都可以有效减小膜污染。通过对膜污染数学模型的分析，明确了在过滤初期，膜孔窄化是造成渗透通量下降的主要机理；而过滤后期，滤饼层的形成是造成渗透通量下降的主要机理，因此运用阶段模型可更好的模拟膜污染过程。 【关键词】：超滤 截留分子量 膜阻力 膜污染 膜孔窄化
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：X703
【目录】：

• 1 绪论8-15
• 1.1 课题背景8-9
• 1.2 膜分离技术9-12
• 1.2.1 膜分离技术发展简介9-10
• 1.2.2 膜分离技术特点及分类10-12
• 1.3 超滤技术在水处理中的应用12-13
• 1.3.1 超滤在饮用水处理中的应用12-13
• 1.3.2 超滤在污水处理中的应用13
• 1.4 本文的研究工作13-15
• 1.4.1 课题来源13-14
• 1.4.2 研究内容14-15
• 2 超滤理论与膜污染15-26
• 2.1 超滤原理15-17
• 2.1.1 超滤膜的截留性能15-16
• 2.1.2 超滤的分离机理16
• 2.1.3 超滤的表面吸附机理16-17
• 2.2 超滤的传质理论17-19
• 2.2.1 颗粒在膜表面的传输机理17-18
• 2.2.2 流体在膜内的传输机理18-19
• 2.3 影响超滤过程的因素19-20
• 2.3.1 膜的性质19
• 2.3.2 料液的性质19-20
• 2.3.3 膜分离的操作条件20
• 2.4 超滤膜污染及其控制20-26
• 2.4.1 膜污染概述20-21
• 2.4.2 膜污染的度量21-22
• 2.4.3 膜污染的分析鉴定方法22-23
• 2.4.4 控制超滤膜污染的措施23-26
• 3 实验设计与方法26-35
• 3.1 实验装置及工艺流程26-28
• 3.2 实验内容28-30
• 3.2.1 实验原水28-29
• 3.2.2 20,000Da超滤膜处理试验29
• 3.2.3 100,000Da超滤膜处理试验29-30
• 3.3 分析方法与测试仪器30-31
• 3.4 实验数据处理方法31-35
• 4 直接超滤污水深度处理实验35-44
• 4.1 超滤对污染物的去除效果35-38
• 4.2 不同截留分子量超滤膜的过滤性能比较38-42
• 4.2.1 截留分子量对膜出水水质的影响38-40
• 4.2.2 不同膜的初期水通量的衰减情况40
• 4.2.3 不同膜的长期运行水通量的衰减情况40-41
• 4.2.4 两种膜化学清洗后膜通量的恢复情况41-42
• 4.3 超滤对不同分子量有机物的去除情况42-43
• 4.4 本章小结43-44
• 5 运行条件对超滤膜污染的影响44-49
• 5.1 膜过滤特性的表征方法44-45
• 5.2 操作压力对膜污染的影响45-46
• 5.3 剪切率对膜污染的影响46-47
• 5.4 周期反冲洗对膜污染的影响47-48
• 5.5 本章小结48-49
• 6 超滤膜污染机理研究及污染模型的提出49-59
• 6.1 膜污染状况分析49-50
• 6.2 膜污染机理探讨50-51
• 6.3 膜污染模型的提出51-58
• 6.3.1 膜孔窄化和滤饼层过滤膜污染模型51-54
• 6.3.2 超滤膜孔污染模型的提出54-55
• 6.3.3 模型模拟55-58
• 6.4 本章小结58-59
• 7 结论与建议59-61
• 7.1 结论59-60
• 7.2 建议60-61
• 参考文献61-64
• 致谢64

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