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超滤处理微污染水源水的运行效果及机理研究

作　者: 杨颂
导　师: 张金松
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 环境科学与工程
关键词: 饮用水超滤膜活性炭运行效果亲水性粗糙度
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着社会的发展和生活水平的提高,人们对饮用水要求越来越严格。而由于南方地区气候环境特点,微生物极易孳生以及穿透滤池,从而威胁到饮用水的微生物安全。膜工艺以其对浊度、颗粒数、微生物极佳的截留作用,受到越来越多的关注。本课题研究了超滤膜作为深度处理最后一道屏障的处理效果和运行情况,以及针对南方特殊水质变化及应对冲击负荷的表现,最后在不同条件下对超滤膜表面性质变化进行机理性研究。通过中试装置长期的运行结果表明,经过炭砂滤池预处理,减轻了超滤膜单元的有机物,浊度等负荷,超滤膜后浊度稳定在0.07-0.08NTU, 2μm以上颗粒数小于10个/mL,浮游动物未检出,藻类小于5万个藻细胞/L,保证了产水的生物安全性,解决了南方地区高温期生物暴发影响出水的问题。经过一年的运行,超滤膜跨膜压上升了6kPa左右,膜比通量下降了1 L/(m~2·h·kPa),设备运行十分稳定。在中试研究中发现影响超滤膜的以下因素:在90min的过滤周期内,超滤膜对与各项水质指标的去除变化不大,膜比通量下降了0.2L/(m~2·h·kPa);随着过滤通量的增加,较大颗粒在高通量条件下更难通过,有机物的去除效果随通量增加而略有增加,通量增加40 L/(m~2·h),膜比通量降低了0.4 L/(m2·h·kPa);在低pH值进水条件下,超滤膜更易去除浊度及有机物质,中性条件下膜比通量高出0.3-0.4 L/(m~2·h·kPa);不经炭砂滤池预处理,出水指标有所升高,且比通量下降0.1 L/(m~2·h·kPa)。在小试研究中,不同条件下超滤膜表面接触角及粗糙度有所变化,发现随着过滤的进行,超滤膜表面污染物的吸附分两个过程,首先是膜孔内部的污染,这会导致超滤膜接触角增大,即亲水性下降,粗糙度增加,污染物更易吸附其上;然后是滤饼层的形成,这层滤饼层随着过滤的进行而变得厚重,接触角反而开始因为污染物质的亲水性而下降,粗糙度的增加也有所缓慢。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第1章绪论  9-20
  1.1 课题背景  9-11
    1.1.1 饮用水处理技术发展现状  9
    1.1.2 超滤膜与常规工艺比较  9-11
  1.2 超滤组合工艺  11-14
    1.2.1 PAC-UF 组合工艺  11-12
    1.2.2 混凝-超滤组合工艺  12
    1.2.3 颗粒活性炭-超滤组合工艺  12-13
    1.2.4 其他超滤组合工艺  13-14
  1.3 超滤膜在饮用水处理中的研究及进展  14-16
    1.3.1 超滤膜在国外饮用水处理中的应用研究  14-15
    1.3.2 超滤膜在国内研究及应用现状  15-16
  1.4 超滤在饮用水处理中存在问题  16-19
    1.4.1 超滤膜的性质  16-17
    1.4.2 浓差极化和膜污染问题  17-18
    1.4.3 原水水质对超滤膜运行的影响  18-19
  1.5 课题研究目的和主要内容  19-20
第2章实验装置及分析方法  20-25
  2.1 中试装置及工艺流程  20-22
    2.1.1 中试装置工艺流程  20
    2.1.2 炭砂滤池  20-21
    2.1.3 超滤膜  21-22
  2.2 检测项目及方法  22-25
    2.2.1 化学指标  22-23
    2.2.2 微生物指标  23-24
    2.2.3 接触角的测定  24
    2.2.4 粗糙度的测定  24-25
第3章工艺处理效能研究  25-39
  3.1 化学指标  25-29
    3.1.1 pH 值，色度，铁，锰  25
    3.1.2 余铝  25-26
    3.1.3 其他无机物指标  26-27
    3.1.4 有机物指标  27-29
  3.2 微生物指标  29-37
    3.2.1 浊度  29-31
    3.2.2 颗粒数  31-34
    3.2.3 细菌总数  34-35
    3.2.4 浮游动物  35-37
    3.2.5 藻类  37
  3.3 本章小结  37-39
第4章超滤膜去除效果的影响因素研究  39-56
  4.1 超滤膜运行参数变化对去除效果影响  39-47
    4.1.1 过滤周期变化对超滤膜的影响  39-43
    4.1.2 通量变化对超滤膜的影响  43-47
  4.2 进水水质参数变化对超滤膜去除效能的影响  47-55
    4.2.1 pH 值变化对超滤膜的影响  47-51
    4.2.2 进水变化对超滤膜的影响  51-55
  4.3 本章小结  55-56
第5章水质及运行参数变化对超滤膜的影响  56-66
  5.1 超滤膜长期运行参数  56-60
    5.1.1 膜设备运行方式及参数  56
    5.1.2 跨膜压差变化  56-58
    5.1.3 膜比通量变化  58-60
  5.2 运行参数变化对超滤膜的影响  60-62
    5.2.1 过滤周期变化对超滤膜的影响  60-61
    5.2.2 通量变化对超滤膜的影响  61-62
  5.3 水质参数变化对超滤膜的影响  62-65
    5.3.1 pH 值变化对超滤膜的影响  62-64
    5.3.2 进水变化对超滤膜的影响  64-65
  5.4 本章小结  65-66
第6章超滤膜机理性研究  66-77
  6.1 超滤膜表面接触角变化  66-71
    6.1.1 运行90min 内超滤膜表面接触角变化  66-67
    6.1.2 不同通量运行条件下超滤膜表面接触角变化  67-68
    6.1.3 多次过滤-反冲超滤膜表面接触角变化  68-69
    6.1.4 不同进水水质超滤膜表面接触角变化  69-70
    6.1.5 不同进水pH 值超滤膜表面接触角变化  70-71
  6.2 超滤膜表面粗糙度变化  71-75
    6.2.1 运行90min 内超滤膜表面粗糙度变化  71-72
    6.2.2 不同通量运行条件下超滤膜表面粗糙度变化  72-73
    6.2.3 多次过滤-反冲超滤膜表面粗糙度变化  73-74
    6.2.4 不同进水水质超滤膜表面粗糙度变化  74-75
    6.2.5 不同进水pH 值超滤膜表面粗糙度变化  75
  6.3 本章小结  75-77
结论  77-79
参考文献  79-86
致谢  86

超滤处理微污染水源水的运行效果及机理研究

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