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膜集成工艺处理钱塘江饮用水的研究

作　者: 李伟
导　师: 顾瑾
学　校: 江南大学
专　业: 化学工程
关键词: 钱塘江咸潮有机污染物膜处理技术纳滤
分类号: TU991.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

钱塘江水体是杭州主城区与萧山区市政供水的重要饮用水源，两岸工业废水和生活污水排放负荷已到极限状态。另外，钱塘江由于其特殊的地理形貌而长期遭受咸潮的入侵。目前自来水厂常规工艺难以满足新的饮用水水质要求。近年来，膜分离技术作为新兴的水处理技术，具有清洁高效、流程简单、操作容易、占地少等特点而格外引人关注。本课题通过对钱塘江流域水源的跟踪调查，对主要取水点进行取样分析，并对原水进行纳滤膜处理的初试实验。建成了以纳滤为主超滤-纳滤集成工艺的小试研究装置，并考察超滤预处理效果以及纳滤在不同操作条件下的脱盐性能和有机物截留效果。随后在萧山水厂建成500吨/天的大型纳滤膜集成工艺的示范装置，考察组合工艺的长期稳定性，对于钱塘江潮汐咸潮的防范，保障饮水安全具有重要意义。主要研究内容及结果如下：（1）根据钱塘江流域污染情况，定期对受潮汐影响的钱塘江水体进行取水采样分析。结果表明，潮汐过后水源中盐分和有机物含量都有所提高，电导率平均增高了1.3倍左右， TOC平均增高了10%左右。本文对经过沉淀和粗滤后的钱塘江原水进行纳滤处理初试实验，纳滤制水过程可以根据水质条件选择合适脱盐度的膜组件，既能有效降低水体中盐分，又能适度保持产水中无机离子含量。并且能够脱除大部分有机物，对UV254、TOC、 CODMn的平均去除率都保持在60%以上．（2）以配水和自来水为进水，进行超滤-纳滤组合工艺的小试试验。研究了超滤运行状态和处理效果，超滤对浊度的平均去除率为52.14%，平均出水浊度为0.08NTU，SDI值在3以下。并且跨压差稳定在0.1MPa以下，经反冲操作膜污染较小。纳滤在低压操作范围内，纳滤过程对离子截留率与进水盐度成反比，与操作压力关系不大；当浓水流量小于某一数值范围内截留率与浓水流速成正比，当浓水流速大于某一数值时截留率趋于稳定。在有机物脱除方面，纳滤对自来水的UV254和CODMn的平均去除率分别为52.6%和45.2%。出水UV254平均值为0.016cm^-1, CODMn平均值为0.93mg/L。（3）在萧山水厂参与建成日产500吨优质饮用水的生产性工程示范项目，以水厂自来水为进水，采用盘式过滤器+超滤+纳滤+反渗透集成工艺处理。原水经过盘式过滤器和超滤的预去处理而送入纳滤组件，纳滤浓水经过超低压反渗透处理提高系统利用，纳滤产水与反渗透产水组成混产水成为最后供水。此示范系统自动化程度高，运行稳定，总回收率在90%以上，系统出水水质优良，达到生活饮用水卫生标准，且制水成较低。（4）本研究采用固相萃取-气质联用的方法对钱塘江水源中微量有机物污染物进行了检测分析，检测结果显示几种常见的苯环类有机物在钱塘江水体中含量较高。常规水处理工艺对于此类微量有机物的去除效果不佳，其对这些有机物的相对去除率为20%³0%左右。而纳滤工艺的相对去除率为60%以上，可以去除大部分微量有机污染物。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-8
第一章绪论  8-16
  1.1 课题背景  8-10
    1.1.1 水资源概况  8
    1.1.2 水环境污染现状  8-9
    1.1.3 突发性水污染事故  9
    1.1.4 水污染对人体健康的危害  9-10
  1.2 饮用水水质标准的发展  10
  1.3 饮用水处理技术  10-13
    1.3.1 传统饮用水处理技术的问题  10-11
    1.3.2 活性炭吸附法  11
    1.3.3 深度氧化技术  11-12
    1.3.4 膜分离技术  12-13
  1.4 钱塘江水质概况  13-15
    1.4.1 概述  13
    1.4.2 水污染概况  13-15
  1.5 研究内容与研究目的  15-16
    1.5.1 研究目的  15
    1.5.2 研究内容  15-16
第二章钱塘江水源的水质采样分析  16-20
  2.1 原水水质采样分析  16-17
    2.1.1 采样取水点的选取  16
    2.1.2 分析方法与仪器  16-17
  2.2 实验结果与分析  17-19
    2.2.1 原水水质  17
    2.2.2 钱塘江潮汐对水体中盐分的影响  17-18
    2.2.3 钱塘江潮汐对水体中有机物含量影响  18-19
  2.3 本章小结  19-20
第三章钱塘江潮汐水源的纳滤处理实验  20-26
  3.1 实验装置与方法  20-22
  3.2 纳滤对钱塘江水的处理效果  22-25
    3.2.1 两种纳滤膜对盐度的去除效果的对比  22-23
    3.2.2 两种纳滤膜对有机物去除效果的对比  23-25
  3.3 本章小结  25-26
第四章超滤-纳滤组合工艺制备饮用水的运行试验  26-48
  4.1 超滤部分  26-32
    4.1.1 超滤对浊度的去除  27-28
    4.1.2 超滤处理对 SDI 的去除效果  28-31
    4.1.3 超滤处理过程中跨膜压差及通量  31-32
  4.2 纳滤部分  32-38
    4.2.1 盐浓度与压力变化对纳滤膜截留率的影响  32-34
    4.2.2 浓水流量及浓产水流量比变化对纳滤膜截留率的影响  34-36
    4.2.3 纳滤膜对实际水源的处理效果  36-38
  4.3 示范装置系统运行试验  38-47
    4.3.1 工艺流程设计  38-41
    4.3.2 系统运行试验  41-47
    4.3.3 成本与效益分析  47
  4.4 本章小结  47-48
第五章钱塘江水源中微量有机物的纳滤去除初步试验  48-54
  5.1 实验材料与方法  48-50
    5.1.1 仪器与材料  48
    5.1.2 固相萃取处理  48-49
    5.1.3 气质联用分析  49-50
  5.2 实验结果与讨论  50-53
  5.3 本章小结  53-54
第六章结论  54-56
参考文献  56-59
致谢  59-60
附录作者在攻读硕士学位期间发表的论文  60

膜集成工艺处理钱塘江饮用水的研究

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