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聚合铝铁混凝剂对混凝—微滤工艺膜污染影响的试验研究

作　者: 曹成艳
导　师: 王锦
学　校: 北京交通大学
专　业: 环境科学与工程
关键词: 混凝 微滤 腐植酸 聚合氯化铝铁 膜污染 预混凝条件
分类号: TU991.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要


摘要：随着水源水质不断的恶化和饮用水标准日益严格,混凝-微滤工艺因其能够高效去除对水中天然有机物(NOM)作为一种微污染源水处理新技术引起了人们的广泛关注。本研究采用实验室共聚法制备聚合氯化铝铁(PAFC:Al3+/Fe3+=8:1、4：1、2：1)以及聚合氯化铝(PAC)和聚合氯化铁(PFC),通过烧杯实验确定五种混凝剂的最佳混凝条件及PAFC的最佳Al3+/Fe3+|比；分析聚合氯化铝铁(PAFC: Al3+/Fe3+=8:1、4:1、2:1)、PAC和PFC在不同投加量(0.04、0.08、0.12mmol/L)条件下形成的混凝凝聚体的结构特性规律及对出水水质和膜污染的影响；考察不同微滤速度(30ml/min、60ml/min)阳不同膜孔径(0.22μm、0.15μm)条件对天然有机物-腐植酸去除率和膜污染的影响。所得结论如下：(1)采用不同混凝工艺处理含天然有机物-腐植酸的原水,因PAFC水解的络合产物比单一铁铝的水解产物更复杂且具有更强的电中和与吸附能力,与PAC和PFC的混凝机理不同,在腐植酸去除率和缓解膜污染方面与PAC和PFC相比有很大的优势。比较不同Ai3+/Fe3+的PAFC混凝效果,PAFC8:1的最优投药范围为0.08-0.10mmol/L,沉淀30min腐植酸的去除率为92.38%,微滤后去除率96.97%。PAFC4:1、PAFC2:1和PAC的最优投药量为0.08mmol/L,对腐植酸的去除率分别为90.9%、90.9%、87.89%,微滤后去除率分别为95.81%、91.92%、94.98%。PFC的最优投加量为0.2mmol/L,腐植酸的去除率89.05%,微滤后去除率为91.36%。(2)通过分析Al3+/Fe3+对PAFC稳定性的影响,选定PAFC (Al3+/Fe3+=8:1、4:1、2:1)、PAC的三种投加量(0.04、0.08、0.12mmol/L)及PFC (0.12、0.16、0.2mmol/L)进行混凝凝聚体特性规律的研究。试验表明,不同Al3+/Fe3+的PAFC因其水解产物不同,混凝凝聚体的颗粒粒径和分形维数也有明显差异。PAFC凝聚体粒径随铁含量的增加颗粒粒径增大,铁含量小的粒径增涨幅度慢,大小与PAC相近(208.93～316.22μm),且分形维数相对较高(2.72～2.81),尤其PAFC8:1的分形维数在三种投加量条件下均很高,对膜污染的影响最小,PFC的颗粒粒径虽大(316～549.54μm),分形维数(2.6)均小于PAFC。(3)混凝-微滤过程中的膜污染受混凝剂种类、投药量、微滤速度和膜孔径的共同影响。对于PAFC8:1,投药量为0.08mmol/L时膜通量下降最慢,而另外两种PAFC的最佳投药量为0.12mmol/L。相同预混凝条件下,比较不同微滤速度和不同膜孔径对膜污染的影响,发现Al3+/Fe3+为8：1时微滤速度越快,孔径越大,膜通量衰减越慢,膜污染程度越小,Al3+/Fe3+为2：1时微滤速度越慢,孔径越小,膜污染越轻。综合考虑膜污染的影响因素对实际应用中的膜污染控制有很好的指导意义。

全文目录


致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-12
引言  12-13
1 绪论  13-24
  1.1 膜工艺研究背景  13-14
  1.2 膜污染的研究进展  14-16
    1.2.1 膜污染机理  14-15
    1.2.2 膜污染类型  15
    1.2.3 滤饼层过滤理论  15-16
    1.2.4 膜污染影响因素  16
  1.3 预处理技术在膜处理中的研究  16-18
    1.3.1 粉末活性炭预处理  17
    1.3.2 臭氧预处理  17
    1.3.3 混凝预处理  17-18
  1.4 无机高分子混凝剂的发展  18-20
    1.4.1 铝系混凝剂的发展  19
    1.4.2 铁系混凝剂的发展  19-20
    1.4.3 复合型无机高分子混凝剂的发展现状  20
  1.5 课题研究的目的及主要内容  20-24
    1.5.1 课题研究背景  21
    1.5.2 本研究的目的  21-22
    1.5.3 研究内容  22
    1.5.4 本研究创新之处  22-24
2 试验装置及研究方法  24-28
  2.1 试验药剂、仪器及装置  24
    2.1.1 试验药剂  24
    2.1.2 试验仪器  24
  2.2 试验装置  24-25
  2.3 试验方法  25-28
    2.3.1 水样配置  25
    2.3.2 试验方法  25-26
    2.3.3 混凝凝聚体颗粒粒度在线测定  26
    2.3.4 混凝凝聚体分形维数测定  26
    2.3.5 Zeta电位测定  26
    2.3.6 出水水质测定  26-27
    2.3.7 膜污染表征  27-28
3 PAFC的参数的选定及制备  28-39
  3.1 PAFC的稳定性研究及参数的选定  28-29
    3.1.1 稳定性研究  28
    3.1.2 主要参数的选定  28-29
  3.2 PAFC的结构与性能  29-30
  3.3 PAFC的制备原理与方法  30-31
  3.4 PAFC混凝沉淀效果的影响因素  31-34
    3.4.1 混凝条件的确定  31-32
    3.4.2 最优pH的确定  32
    3.4.3 最优投加量的确定  32-34
  3.5 不同混凝剂对混凝-微滤出水水质的影响  34-36
  3.6 不同工艺的效果对比  36-37
  3.7 本章小结  37-39
4 混凝凝聚体特性研究及分形维度分析  39-51
  4.1 混凝剂中不同铝铁比对Zeta电位的影响  39-40
  4.2 混凝凝聚体颗粒粒度  40-45
    4.2.1 混凝剂种类对颗粒粒度的影响  40-43
    4.2.2 不同投药量对颗粒粒度的影响  43-45
  4.3 混凝凝聚体分形维度分析  45-49
    4.3.1 不同投药量对分形维数的影响  45-48
    4.3.2 不同Al~(3+)/Fe~(3+)对分形维数的影响  48-49
  4.4 本章小结  49-51
5 不同运行条件对膜污染的影响  51-61
  5.1 直滤  51-52
  5.2 不同混凝剂对混凝-微滤膜污染的影响  52-54
  5.3 不同微滤速度对混凝-微滤中膜污染的影响  54-56
  5.4 不同孔径对混凝-微滤膜污染的影响  56-59
  5.5 本章小结  59-61
6 结论与展望  61-63
  6.1 结论  61-62
  6.2 实验中的不足及展望  62-63
参考文献  63-67
作者简历  67-69
学位论文数据集  69

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 市政工程 > 给水工程（上水道工程） > 净水工程（给水处理）
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