膜法處理回用生活污水及UF膜過濾生活污水膜污染機理的研究

【摘要】：采用膜分離技術(shù)處理回用廢水，不僅具有操作方便、設備緊湊、工作環(huán)境安全、節(jié)約能耗和化學試劑等優(yōu)點，而且可以根據(jù)不同的回用要求，得到不同的合格水質(zhì)，從而帶來更大的經(jīng)濟效益和社會效益；膜污染是膜技術(shù)應用中所面臨的一個重要問題之一，要使膜組件獲得長期穩(wěn)定的運行效果，必須研究其污染機理。由合適的膜污染數(shù)學模型，通過模擬計算可為操作參數(shù)優(yōu)化提供指導，從而提高膜和整個系統(tǒng)的使用性能和壽命。本文對膜法處理回用生活污水及UF膜過濾生活污水膜污染機理進行了系統(tǒng)的研究。 在UF作RO預處理過濾山西鋁廠生活污水站出水的試驗中，首先比較了MF、活性炭吸附、MF-活性碳吸附、混凝作UF預處理的過濾效果，最終確定了混凝作UF的預處理方法。 從降低膜過濾阻力的角度出發(fā)確定聚合氯化鋁在處理山西鋁廠生活污水站出水中的最佳用量。結(jié)果表明，在加入最佳聚合氯化鋁投加量條件下，膜過濾阻力和沉積層阻力最小。同時，使膜過濾阻力最小的最佳混凝劑投加量也是去除水中有機物、去除水中濁度效果的最佳投加量。 全面考察了混凝-砂濾-UF工藝流程去除有機物、總氮、總磷、LAS、NH_3-N、有機氮、濁度的效果；UF膜出水水質(zhì)完全符合生活雜用水標準(GBJXX-2001)中的廁所便器沖冼、城市綠化用水標準。對于洗車、掃除用水，LAS略超標，其余指標均符合要求。 對UF膜長期過濾山西鋁廠生活污水站出水過程中的結(jié)垢污染物進行了研究。結(jié)果表明，混凝-砂濾后溶解性有機物濃度較低，對膜過濾長期污染的影響較小，而無機污染較多且成分復雜。對比試驗表明投加聚合氯化鋁未對膜過濾造成污染。 對山西鋁廠生活污水站出水進行混凝-砂濾-UF預處理，然后用小型反滲透設備對UF產(chǎn)水進行了脫鹽試驗，反滲透產(chǎn)水的含鹽量可達10mg·L~(-1)以下，RO產(chǎn)水可用作高質(zhì)量的工業(yè)用水。對進水量為14250m~3／d的反滲透工程進行了計算機模擬及設計。 采用多種化學清洗劑對污染的UF膜進行了清洗研究，結(jié)果表明，用次氯酸鈉和酸交替清洗膜可以獲得較好的清洗效果。 對不同壓力下、不同材質(zhì)、不同截留分子量的UF膜直接過濾原水、過濾混凝出水、過濾混凝．砂濾出水時的阻力分布進行了測定，比較得出了優(yōu)勢污染阻力。 用膜孔窄化模型(堵塞過濾定律)和濾餅層模型(沉積過濾定律)分析 了不同壓力下、不同材質(zhì)、不同截留分子量的UF膜直接過濾原水、過 濾混凝出水、過濾混凝一砂濾出水時過濾過程中的污染控制因素 對UF膜過濾山西鋁廠生活污水站出水建立了膜通量數(shù)學模型。 【關(guān)鍵詞】：UF RO 生活污水回用 膜污染機理 數(shù)學模型
【學位授予單位】：中南大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2003
【分類號】：X703
【目錄】：

• 第一章 綜述12-34
• 1.1 污水資源化是解決水資源短缺的有效途徑12-13
• 1.2 污水回用方向13-15
• 1.3 污水資源化利用技術(shù)現(xiàn)狀15-25
• 1.3.1 生物處理技術(shù)15-16
• 1.3.2 膜分離技術(shù)16-22
• 1.3.2.1 電滲析技術(shù)17-18
• 1.3.2.2 反滲透技術(shù)18-19
• 1.3.2.3 納濾技術(shù)19-20
• 1.3.2.4 MF、UF技術(shù)20-22
• 1.3.3 混凝沉淀-過濾技術(shù)22-23
• 1.3.4 活性炭吸附技術(shù)23-24
• 1.3.5 臭氧氧化技術(shù)24-25
• 1.4 超濾過程中膜污染及其機理研究現(xiàn)狀25-33
• 1.4.1 膜污染及其影響因素25-30
• 1.4.1.1 膜污染定義25-26
• 1.4.1.2 影響膜污染的因素26-30
• 1.4.2 膜污染機理研究及其模型的建立30-33
• 1.4.2.1 膜污染機理研究30-32
• 1.4.2.2 膜污染數(shù)學模型的建立32-33
• 1.5 本研究的目的和意義33
• 1.6 本研究的主要內(nèi)容33-34
• 第二章 UF作RO預處理過濾生活污水34-61
• 2.1 不同預處理方法比較試驗35-41
• 2.1.1 試驗裝置35-36
• 2.1.2 試驗方法36
• 2.1.3 試驗結(jié)果與討論36-41
• 2.1.3.1 生活污水直接過濾的阻力特性和清沈可恢復性36-37
• 2.1.3.2 0.22μm MF預處理對過濾阻力和清洗效果的影響37
• 2.1.3.3 活性炭預處理對過濾阻力和清洗效果的影響37-38
• 2.1.3.4 0.45μm MF-活性炭預處理對過濾阻力和清洗效果的影響38-39
• 2.1.3.5 0.22μm MF-活性碳預處理對過濾阻力和清洗效果的影響39
• 2.1.3.6 混凝對過濾阻力和清洗效果的影響39-41
• 2.2 聚合氯化鋁混凝試驗41-46
• 2.2.1 試驗儀器41
• 2.2.2 試驗方法41-42
• 2.2.3 試驗結(jié)果與討論42-46
• 2.2.3.1 沉降時間對混凝效果的影響42-43
• 2.2.3.2 混凝對膜過濾阻力的影響43-44
• 2.2.3.3 混凝對去除原水濁度的影響44-45
• 2.2.3.4 混凝對去除UV_(254)、CODcr的影響45-46
• 2.3 混凝-砂濾-UF去除污染物效果及膜長期過濾生活污水結(jié)垢污染物的研究46-59
• 2.3.1 試驗儀器46
• 2.3.2 試驗方法46
• 2.3.3 試驗結(jié)果與討論46-59
• 2.3.3.1 去除CODcr效果46-48
• 2.3.3.2 去除濁度的效果48-49
• 2.3.3.3 去除UV_(254)效果49-50
• 2.3.3.4 除磷效果50-51
• 2.3.3.5 除氮效果51-53
• 2.3.3.6 去除LAS效果53
• 2.3.3.7 混凝-砂濾后生活污水中有機物分子量分布53-54
• 2.3.3.8 不同孔徑的膜出水通量比較54-55
• 2.3.3.9 膜長期過濾生活污水結(jié)垢污染物的研究55-58
• 2.3.3.10 混凝-砂濾-UF出水水質(zhì)58-59
• 2.4 本章小結(jié)59-61
• 第三章 山西鋁廠生活污水RO脫鹽試驗61-76
• 3.1 試驗設備及試驗方法61-62
• 3.2 試驗結(jié)果與討論62-68
• 3.2.1 回流比對反滲透脫鹽效果的影響62-65
• 3.2.1.1 回流比對產(chǎn)水水質(zhì)的影響63
• 3.2.1.2 回流比對產(chǎn)水率的影響63-64
• 3.2.1.3 回流比對產(chǎn)水量的影響64-65
• 3.2.2 操作壓力對反滲透脫鹽效果的影響65-67
• 3.2.2.1 進水壓力對產(chǎn)水水質(zhì)的影響65-66
• 3.2.2.2 進水壓力對產(chǎn)水率的影響66-67
• 3.2.2.3 進水壓力對產(chǎn)水量的影響67
• 3.2.3 反滲透產(chǎn)水水質(zhì)67-68
• 3.3 大型反滲透工程技術(shù)指標的計算機模擬68-73
• 3.3.1 產(chǎn)水量與膜管數(shù)不變，水回收率與產(chǎn)水含鹽量的關(guān)系68-69
• 3.3.2 產(chǎn)水量與膜管數(shù)不變，水回收率與進水壓力的關(guān)系69
• 3.3.3 產(chǎn)水量與膜管數(shù)不變，水回收率與RO能耗的關(guān)系69-70
• 3.3.4 系統(tǒng)進水量和水回收率不變，膜管數(shù)與產(chǎn)水含鹽量的關(guān)系70
• 3.3.5 系統(tǒng)進水量和水回收率不變，膜管數(shù)與進水壓力的關(guān)系70-71
• 3.3.6 系統(tǒng)進水量和水回收率不變，膜管數(shù)與RO能耗的關(guān)系71
• 3.3.7 系統(tǒng)進水量和水回收率不變，水溫與進水壓力的關(guān)系71-72
• 3.3.8 系統(tǒng)進水量和水回收率不變，水溫與產(chǎn)水含鹽量的關(guān)系72
• 3.3.9 系統(tǒng)進水量和水回收率不變，膜管數(shù)與膜折舊費、RO能耗費的關(guān)系72-73
• 3.4 大型反滲透工程設計結(jié)果73-74
• 3.5 集成膜技術(shù)處理回用山西鋁廠生活污水工藝流程74-75
• 3.6 本章小結(jié)75-76
• 第四章 UF膜的清洗76-83
• 4.1 常用的膜清洗方法76-77
• 4.1.1 物理方法76-77
• 4.1.2 化學方法77
• 4.2 UF膜清洗試驗77-82
• 4.2.2 試驗裝置及方法77-78
• 4.2.3 試驗結(jié)果與討論78-82
• 4.2.3.1 NaClO清洗的效果78
• 4.2.3.2 酸洗的效果78-79
• 4.2.3.3 NaClO和酸交替清洗膜的效果79-81
• 4.2.3.4 NaOH和NaClO清洗效果的比較81-82
• 4.3 本章小節(jié)82-83
• 第五章 UF膜過濾生活污水膜污染機理的研究83-103
• 5.1 UF膜處理生活污水膜污染現(xiàn)象及其表征83-84
• 5.2 UF膜污染模型84-87
• 5.2.1 膜孔窄化模型(堵塞過濾定律)85-86
• 5.2.2 濾餅層模型(沉積過濾定律)86-87
• 5.3 試驗方法和裝置87-88
• 5.4 試驗結(jié)果與討論88-101
• 5.4.1 過濾原水時不同壓力下、不同截留分子量UF膜相對通量變化88-90
• 5.4.2 膜過濾原水阻力分布90-91
• 5.4.3 混凝后膜過濾阻力分布91-92
• 5.4.4 混凝-砂濾后膜過濾阻力分布92-93
• 5.4.5 膜污染過程的控制因素93-101
• 5.4.5.1 過濾原水時膜污染過程的控制因素93-95
• 5.4.5.2 混凝后膜污染過程的控制因素95-98
• 5.4.5.3 混凝-砂濾后膜污染過程的控制因素98-101
• 5.5 本章小結(jié)101-103
• 第六章 UF膜過濾生活污水膜通量數(shù)學模型103-131
• 6.1 論分析和模型建立103-105
• 6.1.1 超濾分離的機理103
• 6.1.2 膜分離過程影響因素103
• 6.1.3 膜通量的基本關(guān)系式103-105
• 6.2 試驗裝置與試驗方法105-107
• 6.2.1 試驗裝置105-106
• 6.2.2 試驗方法106-107
• 6.3 試驗結(jié)果與討論107-129
• 6.3.1 UF膜直接過濾原水107-114
• 6.3.1.1 3萬道爾頓UF膜直接過濾原水107-110
• 6.3.1.2 14萬道爾頓UF膜直接過濾原水110-112
• 6.3.1.3 10萬道爾頓UF膜直接過濾原水112-114
• 6.3.2 UF膜過濾混凝出水114-121
• 6.3.2.1 3萬道爾頓UF膜過濾混凝出水114-116
• 6.3.2.2 14萬道爾頓UF膜過濾混凝出水116-119
• 6.3.2.3 10萬道爾頓UF膜過濾混凝出水119-121
• 6.3.3 UF膜過濾混凝-砂濾出水121-129
• 6.3.3.1 3萬道爾頓UF膜過濾混凝-砂濾出水121-123
• 6.3.3.2 14萬道爾頓UF膜過濾混凝-砂濾出水123-126
• 6.3.3.3 10萬道爾頓UF膜過濾混凝-砂濾出水126-129
• 6.4 本章小結(jié)129-131
• 第七章 結(jié)論131-134
• 參考文獻134-145

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水中天然有機物腐殖酸的光催化氧化研究    張紅梅

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復合淹沒式中空膜生物反應器處理生活污水的特性研究    張軍,王寶貞,聶梅生

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粉煤灰混凝劑制備及用于混凝—人工濕地處理污水效能研究    李亞強

三峽庫區(qū)農(nóng)村生活污水處理設施的供給研究    管宏友

低溫條件下懸浮填料生物膜法處理生活污水的研究    代琳琳

水生植物對城市生活污水的凈化能力研究    王怡

A~2/O一體化HMBR處理生活污水的試驗研究    杜桂敏

混凝—過濾法在生活污水中的實驗研究    黃樹輝

O_3/H_2O_2聯(lián)用和Fenton試劑對生活污水深度處理的研究    何江

大型水生植物凈化生活污水的試驗研究    程偉

Z氏混凝法結(jié)合二氧化氯處理山東鋁廠生活污水    劉光田

我國高速公路附屬設施污水處理方法研究    趙琴

生活污水回用于景觀水體的試驗研究    樊開青

高速公路施工期服務區(qū)生活污水處理設施監(jiān)理研究    馬云