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机械膜组件的制备及其在废水处理中的应用

张艳  
【摘要】: 近年来,我国水资源短缺和水污染情况不断加剧,水环境面临巨大挑战,尤其是污水排放标准的日益严格,对水中污染物的去除提出了更高的要求。有研究发现,水中悬浮物能干扰COD的测定,并能引起水质测定仪器的失准。而且悬浮物的去除能带走一部分有机物,在水处理领域有重要意义。膜分离技术被称为“21世纪的水处理技术”,是去除水中污染物的重要技术,然而目前膜分离技术的发展受到膜产品的价格、制膜工艺的复杂性、膜污染、膜分离性能等多个因素的制约,因此,开发成本低廉、制作工艺简单、分离性能良好的膜材料成为当今的热点。 本文在系统查阅和全面综述膜技术的发展状况、膜组合工艺及在水处理领域的应用情况等内容的基础上,总结分析了国内外现有的膜制备技术和分离技术,并针对其不足开展了如下研究: (1)针对膜产品价格高、制膜工艺复杂、易污染、难清洗等问题,采用细丝缠绕法制备了一种新型机械膜,机械膜的平均孔径、孔隙率、渗透通量、膜厚度受膜材料、线径、输入线径、转速、绕制层数等因素的影响。各因素对机械膜性能的影响程度各不相同,其中绕制层数的影响最大。选用各因素的最优水平制得了层数分别为1,2,3的三种机械膜,并将其按细丝间隙从大到小组装在一起,制成多级膜组件,实现对液相中大颗粒到小颗粒的分级阻留。 (2)研究了单级和多级膜组件的直接阻留性能,结果发现多级机械膜组件的阻留性能优于单级机械膜组件,且多级机械膜组件清洗周期长于单级机械膜组件。机械膜直接阻留对颗粒物有很好的去除作用,但对有机物去除作用不明显。反冲清洗对于机械膜的通量恢复有良好的清洗效果,各级机械膜组件的通量恢复率均可达到95%以上。 (3)针对机械膜直接阻留对有机物去除率低的问题,研究建立了混凝-机械膜阻留和磁化-混凝-机械膜阻留复合技术。混凝预处理对于提高有机物的去除率效果明显,同时能明显延长机械膜的清洗周期;磁化技术有利于提高废水的混凝效果,磁化后混凝实验中浊度、SS和COD的去除率均有不同程度的提高,5500Gs的强磁场作用效果更为明显;磁化混凝能减缓机械膜的污染速度,清洗周期明显延长。 (4)开展了磁化混凝机械膜反应器在工业水处理中的应用研究。将反应器用于处理山东金沂蒙集团的可调式厌氧系统出水,磁化条件为5500Gs,混凝条件为700mg/LPAC+5mg/LAPAM。反应器运行效果稳定,经过三级阻留,出水中SS未检出,COD降到300mg/L以下,满足国家污水综合排放标准二级标准。


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