恒壓超濾水處理過程的影響因素及膜污染特性的評價研究.pdf

1、近年來，膜分離技術(shù)在水處理領(lǐng)域得到了快速的發(fā)展。在出水水質(zhì)得以確保的基礎(chǔ)上，保持穩(wěn)定持久的透水性能己成為膜分離技術(shù)研究的中心課題。其中，核心問題是運(yùn)行過程中膜污染的控制。有效地控制膜污染的形成，能降低膜分離技術(shù)的運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)膜分離技術(shù)的廣泛普及應(yīng)用。本文考察了恒壓條件下處理有機(jī)污染水時跨膜壓差、在線清洗頻率、反洗壓力、快洗壓力、回收率、混凝預(yù)處理及運(yùn)行模式(恒壓模式和恒流模式)對超濾過程的影響，并采用膜結(jié)構(gòu)參數(shù)模型對不同條件下的超濾過

2、程進(jìn)行了分析和評價。得出以下主要結(jié)論:
　　 (1)通過研究操作條件對恒壓超濾過程的影響，發(fā)現(xiàn)在一定的試驗(yàn)壓力范圍內(nèi)，減小跨膜壓差，增加在線清洗頻率，增大反洗壓力，減小回收率均可起到減緩膜通量下降、抑制膜污染的作用。而快洗壓力的改變對緩解膜污染作用不明顯。
　　 (2)通過研究混凝預(yù)處理對恒壓超濾過程的影響，發(fā)現(xiàn)混凝預(yù)處理能夠一定程度地減緩膜通量下降、抑制膜污染。原水經(jīng)切割分子量為100kDa的超濾膜過濾后，主要去除了分

3、子量大于100kDa的物質(zhì)，而對分子量小于10OkDa物質(zhì)的去除率較小。在超濾過程中，產(chǎn)生的膜污染是以分子量大于100kDa大分子物質(zhì)為主的表面污染。同時，研究發(fā)現(xiàn)混凝預(yù)處理能夠去除一部分分子量大于10OkDa的物質(zhì)，對緩解膜污染具有一定的作用?；炷?、超濾工藝增加了對水中污染物的去除率，混凝預(yù)處理對進(jìn)一步改善水質(zhì)具有顯著作用。
　　 (3)通過對恒壓模式和恒流模式超濾過濾過程的比較，發(fā)現(xiàn)在相同過濾時間、相同產(chǎn)水量條件下，恒壓模式

4、下的膜污染程度比恒流模式大，且隨著跨膜壓差的增大，恒壓模式的膜阻力增加的更快，即恒壓模式比恒流模式更容易被污染。膜過濾過程中，采用恒流模式過濾可一定程度減輕膜污染，能夠提高膜的產(chǎn)水能力。
　　 (4)利用膜結(jié)構(gòu)參數(shù)模型對不同條件下的超濾過程進(jìn)行了分析和評價。模型的表達(dá)式為(其中a1為膜孔徑影響因子，m-1;a2為膜孔密度影響因子，m-1):
　　 Jv/J0=R0/Rv=(1-a2q)(1-a1q)4(恒壓過濾過程)(1

5、)
　　 P0/Pv=R0/Rv=(1-a2q)(1-a1q)4(恒壓過濾過程)(2)
　　 結(jié)果發(fā)現(xiàn):
　　 ①用模型評價跨膜壓差、在線清洗頻率、反洗壓力對膜過濾影響時，膜孔徑影響因子a1和膜孔密度影響因子a2隨著跨膜壓差的減小、清洗頻率的加大、反洗壓力的增加均逐漸減小，說明跨膜壓差越小、清洗頻率越大、反洗壓力越大則膜孔窄化和膜面覆蓋堵塞作用越弱，膜污染越輕。
　　 ②用模型評價快洗壓力對膜過濾的影響時

6、，膜孔徑影響因子a1和膜孔密度影響因子a2基本沒有變化，說明快洗壓力的改變對緩解膜污染的作用不明顯。
　　 ③用模型評價回收率和混凝預(yù)處理對膜過濾的影響時，膜孔密度影響因子幾隨回收率減小、混凝劑投加量加大而減小，而膜孔徑影響因子a1則增大，說明回收率越小、混凝劑投加量越大則膜面覆蓋堵塞作用越弱而膜孔窄化作用越強(qiáng)，總體過濾過程的污染是由膜表面污染所控制，此時膜污染相對較輕。
　　 ④用模型評價恒壓與恒流模式的膜過濾過程時，