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《哈尔滨工业大学》 2009年
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滦河微污染水膜处理工艺的试验研究

康华  
【摘要】:随着社会的发展和生活水平的不断提高,人们对饮用水的要求越来越严格,超滤工艺作为保障饮用水水质的新一代水处理工艺,越来越受到水处理工作者的重视和关注。论文采用三种中空纤维超滤膜针对受污染的天津滦河水源,建立了一套超滤膜饮用水处理工艺,为推动膜工艺在饮用水中的应用和发展提供理论和实践依据。论文主要从以下两方面开展了系统研究:针对滦河水水质特点,对比研究三种超滤膜的除污染效能及优化工艺运行参数,并提出不同水质期提高有机物去除的技术方案;从原水条件、预处理条件及工艺参数出发,分析柱式膜和浸入式膜膜污染的影响因素,对膜污染控制和清洗方式进行研究,提出了减缓膜污染的措施和有效恢复膜通量的清洗方法。 作为天津主要水源的滦河水,存在季节性藻类高发和低温低浊现象,具有明显的水质分期,三个水质期的原水水质差异较大。研究表明,试验采用的三种超滤膜出水浊度、颗粒物及有机物均可满足水质要求。全年浊度均在0.14NTU以下,超滤膜具有良好的除浊效果;颗粒总数却有较大差异,说明孔径是颗粒物去除效果的主要影响因素;孔径越小,有机物去除率越高,但膜孔对溶解性有机物的去除作用是有限的,当采用混凝预处理工艺后孔径越小的膜对DOC的截留越多。在正常水质期,投加4mg/L三氯化铁可去除36.5~41.6%的高锰酸盐指数,去除效果较好;在低温低浊期,温度下降提高了水的粘度,减少了颗粒碰撞次数,不利于产生密实、较大粒径的混凝絮状物,应提高混凝剂投量以保证有机物的去除;在高温高藻期,水中存在的大量藻类加剧了膜污染,应在混凝前进行预氯化(有效氯2~3mg/L)有效地杀藻,保证膜工艺的稳定运行,并提高有机物去除的能力。 采用浸入式束状膜的混凝-超滤工艺首次在国内水厂用于饮用水生产的中试研究,进行了工艺运行参数的优化、有机物去除方案及膜污染防治措施的研究,为其今后在水厂中的广泛应用提供了指导作用。研究表明,膜工艺参数和原水水质是膜污染的主要影响因素,处理水量、过滤周期以及反洗方式均会影响膜工艺的稳定运行,且原水中有机物成分和低温条件对膜运行也至关重要。滦河水中分子量小于1kDa的DOC占总量的44%以上,很难被去除,而分子量大于30kDa的大分子有机物是造成膜污染的主要原因。在试验的几种超滤膜中,在低温期膜过滤性能均有不同程度的降低,但浸入式膜仍可采用其它水质期的运行参数,且可保证稳定运行。因此,把浸入式束状膜用于低温运行有一定的实用意义。 研究表明,预处理方式是减缓膜污染的重要手段。在高藻期,采用预氯化-混凝及PPC-混凝均可在提高藻类去除的同时,减轻超滤膜的负荷。作为预处理药剂的三氯化铁和聚合铝均可减轻膜污染,但对于不同材质的超滤膜,混凝剂种类对工艺的运行有明显不同。对于PVC膜,投加三氯化铁后膜的运行效果明显好于聚合铝。对于PVDF膜,聚合铝对高锰酸盐指数、UV B254 B和DOC的去除率都要高于铁盐,尤其在UVB254B的去除上,且运行效果要优于投加铁盐时。此外,当粉末炭作为膜前预处理时反而加剧了膜污染,这是由于粉末炭颗粒与膜表面作用的缘故。 对于PVC膜和PVDF膜,采用盐酸、氢氧化钠及次氯酸钠三种清洗剂结合使用时化学清洗效果更好,且水温、加药量及清洗时间是决定清洗效果的重要因素。对于浸入式束状膜,为保证其在较高通量下长期稳定运行,提出了一种有效恢复膜通量的清洗方式(EFM,在线化学清洗),即每经48个过滤周期后投加1200mg/L次氯酸钠以清除有机污染,当TMP较高时加一次1.5%盐酸以恢复膜性能,采用以上措施可维持化学清洗周期三个月。 通过超滤膜工艺与常规工艺进行对比发现,膜工艺由于出水水质好、设备紧凑以及易于操作,必将具有广阔的应用前景。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:X703

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【参考文献】
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