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新型超滤膜水处理性能及膜污染规律研究

作　者: 刘纳
导　师: 黄健平
学　校: 华北水利水电学院
专　业: 环境工程
关键词: 水处理 平板膜 五孔膜 膜污染 阻力分布 膜清洗
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 352次
引　用: 1次
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内容摘要


膜法水处理技术是一种新型的污水处理技术。在水资源缺乏和水污染日益严重的今天,该技术显示出强大的生命力而倍受青睐,成为废水处理与资源化的关键技术之一。本论文将自制的新型超滤平板膜和五孔中空纤维膜组件应用于城市污水处理,考察其处理效果、膜污染和再生性能。主要结果如下:(1)采用污水处理厂二沉池出水作为超滤膜的进水,研究以超分子β-CD为添加剂制备的PVDF/PMMA、PES超滤平板膜及商品PES平板膜的处理效果、污染性能和再生方法。结果表明平板膜的出水均比较稳定,达到了回用水的水质要求。PES商品膜和PES膜的运行初期膜通量下降较快,后期逐渐趋于稳定;以1.5h为界限,把过滤过程分为两个阶段,第?阶段符合膜孔堵塞模型,第Π阶段符合沉积层阻力模型; PES商品膜、PES膜清洗的结果表明在本实验中反冲洗效果较差,H2O2浸泡效果良好。清洗后膜的通量恢复率均在90%以上,膜的再生性能良好。相比之下PVDF共混膜的通量一直处于较稳定状态,运行时间超出PES膜约5倍时仍不需要清洗,表明改性后的PVDF膜亲水性良好,膜污染较轻。(2)采用自制的两种不同共混材料PVDF膜(PVDF/PMMA/TPU膜(膜组件A)和PVDF/PMMA/PVC膜(膜组件B)),系统研究了膜处理城市污水的处理效果、膜污染性能和膜清洗特性。实验结果表明膜组件的出水水质参数均达到了《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T18920-2002)的要求。与传统处理工艺相比,省略了后续的混凝沉淀、砂滤、消毒工艺,彻底消除氯消毒产生的氯前驱物造成的危害。对膜污染控制研究,得出连续运行的方式膜污染最严重;间歇运行方式的较佳抽停比为10min∶2min,延长抽停比可加剧膜污染,抽-反冲运行方式膜污染速率最小。PVDF/PMMA/TPU共混改性膜对污染物的去除率比PVDF/PMMA/PVC共混改性膜的去除率稍高。实验表明PVDF/PMMA/TPU共混体系和PVDF/PMMA/PVC共混体系制备的五孔中空纤维膜具有优良的性能。通过膜阻力分析得出膜阻力主要为可逆阻力(浓差极化边界阻力),可通过物理清洗的方法得到去除;其次为纯膜阻力;不可逆阻力(膜污染阻力)所占比例最小;说明两种共混膜的抗污染性能较好。通过进一步的研究,得出高速水力冲洗+NaClO溶液浸泡是一种有效且省时的清洗方法。后续的研究也证实这种方法的有效性,膜通量恢复率达到90%以上。与膜组件B相比,膜组件A具有更好的抗污染性能,膜组件A运行周期是膜组件B运行周期的2倍以上。综上所述,PVDF共混改性膜在城市污水处理中具有一定的应用前景,新型超滤膜水处理性能的研究结果为新型耐污染水处理膜的应用提供参考。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-13
符号说明  13-14
1 绪论  14-25
  1.1 前言  14-15
    1.1.1 我国水资源和水污染状况  14
    1.1.2 膜分离技术  14-15
  1.2 膜污染及控制方法  15-19
    1.2.1 膜污染的分类  15-16
    1.2.2 控制膜污染的方法  16-18
    1.2.3 膜的清洗和再生  18-19
  1.3 PVDF 膜改性  19-21
    1.3.1 PVDF/PMMA 共混和PVDF/PMMA/PVC 共混  19-20
    1.3.2 PVDF/TPU 共混  20
    1.3.3 PVDF/PVC 共混  20
    1.3.4 其他共混  20-21
  1.4 课题研究背景  21-23
    1.4.1 研究基础  21-22
    1.4.2 膜组件  22
    1.4.3 城市污水处理  22-23
  1.5 课题研究的主要内容、创新点及技术路线  23-25
    1.5.1 主要研究内容  23
    1.5.2 课题的创新点  23-24
    1.5.3 技术路线  24-25
2 实验部分  25-32
  2.1 实验材料和仪器  25-26
    2.1.1 实验材料  25-26
    2.1.2 实验仪器  26
  2.2 实验装置  26-28
    2.2.1 实验依托的污水处理厂概况  26
    2.2.2 膜法处理生活污水深度处理应用装置(平板膜)  26-27
    2.2.3 膜法处理生活污水应用装置(帘式膜)  27-28
  2.3 试验所测主要项目及方法  28-32
    2.3.1 分析项目  28-29
    2.3.2 膜性能的测试  29-32
3 平板膜污染的研究和应用  32-43
  3.1 前言  32-34
  3.2 操作压力的选择  34-35
  3.3 膜污染及膜阻力分析  35-38
    3.3.1 膜污染分析  35-36
    3.3.2 阻力变化  36-38
  3.4 城市污水深度处理效果  38-39
    3.4.1 PES 商品膜的去除效果  38-39
    3.4.2 PES 平板膜的去除效果  39
    3.4.3 PVDF 平板膜的去除效果  39
  3.5 膜的清洗  39-42
    3.5.1 膜的物理清洗方法确定  40-41
    3.5.2 膜的化学清洗  41-42
  3.6 小结  42-43
4 五孔共混膜废水处理应用研究  43-62
  4.1 前言  43-45
  4.2 膜法处理生活污水效果  45-51
    4.2.1 膜连续运行处理效果  45-50
    4.2.2 膜间歇运行处理效果  50-51
  4.3 膜污染及膜阻力分析  51-56
    4.3.1 膜污染分析  51-54
    4.3.2 膜阻力分析  54-56
  4.4 膜的清洗  56-60
    4.4.1 物理清洗时间的确定  56-57
    4.4.2 化学清洗时间的确定  57-58
    4.4.3 清洗效果  58-60
  4.5 小结  60-62
5 结论与展望  62-64
  5.1 结论  62-63
  5.2 不足与展望  63-64
攻读硕士学位期间参加的科研实践及发表的论文  64-66
致谢  66-68
参考文献  68-74

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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