混凝_粉末炭组合的水处理特性对膜污染控制的影响研究.pdf

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1、硕士学位论文混凝/粉末炭组合的水处理特性对膜污染控制的影响研究EFFECTOFTHEWATERTREATMENTCHARACTERISTICSOFCOAGULATION/POWDEREDACTIVATEDCARBONCOMBINATIONONULTRAFILTRATIONMEMBRANEFOULINGCONTROL姬晓羽哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TU991.2学校代码：10213国际图书分类号：628.1密级：公开工学硕士学位论文混凝/粉末炭组合的水处理特性对膜污染控制的影响研究硕士研究生：姬晓羽导师：南军教授申请学位：工学硕士学科：市政工程所在单位：环境学院答

2、辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TU991.2U.D.C:628.162DissertationfortheMaster′sDegreeinEngineeringEFFECTOFTHEWATERTREATMENTCHARACTERISTICSOFCOAGULATION/POWDEREDACTIVATEDCARBONCOMBINATIONONULTRAFILTRATIONMEMBRANEFOULINGCONTROLCandidate：JiXiaoyuSupervisor：Prof.NanJunAcademicDegreeApplie

3、dfor：MasterofEngineeringSpeciality：MunicipalEngineeringAffiliation：SchoolofEnvironmentDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要膜污染的存在一直以来困扰着超滤技术在水处理领域的大规模应用。采用合适的预处理技术不仅能够提高膜出水水质，还能减缓膜污染的形成，降低膜工艺的运营维护成本。其中粉末炭吸附和混凝工艺的适配度较好，出水可以不经沉淀直接进入膜单元

4、，实现在缩短工艺流程，降低基建费用的同时对膜污染进行有效控制。因此本文以混凝/粉末炭组合处理为基础，选择混凝-吸附（先混凝后吸附）和吸附-混凝（先吸附后混凝）这两种混凝和粉末活性炭在水处理领域常见的组合形式，开展其对超滤膜污染行为和膜污染机制影响的深入研究，进一步凸显短流程的混凝/粉末炭组合在膜前预处理领域的优势。实验通过改变投药量、pH值和无机物浓度，对混凝-吸附和吸附-混凝的膜污染控制能力进行比较和研究，选择与膜污染行为紧密相关的水处理特性进行分析，对膜污染行为进行了描述，揭示了不同操作条件下经混凝-吸附和吸附-混凝处理后超滤过程的膜污染机制。研究结果表明，混凝-吸附和吸附-

5、混凝都能够提高膜出水水质，控制超滤过程膜通量下降速度，减少不可逆膜污染的产生。在PAC投药量为50mg/L，PACl投药量为12mg/L时，经混凝-吸附处理五周期后超滤膜比通量为0.769，不可逆污染为0.058；经吸附-混凝处理的膜比通量为0.793，不可逆污染为0.036。改变PAC和PACl的投药量并不会影响吸附-混凝相对于混凝-吸附在膜污染控制方面的优越性。吸附-混凝过程先投加的PAC吸附了有机物后可以作为絮凝核心参与混凝过程絮体骨架的形成，其形成的絮体粒径和强度较相同投药量条件下混凝-吸附的要大，絮体分支更多，结构更为不规则，透水性更好，出水中小分子有机物和大分子有机物

6、的含量更少，亲水性更强，膜表面滤饼层的孔隙率更高，抗水力压缩能力更好，有机物与膜表面直接接触的几率更小，作用力更弱，超滤膜膜表面和膜孔的恢复性得到了更好地保障，因此在投药量相同时，吸附-混凝控制膜污染生成的能力更强。当改变pH值时，水中H+和OH-浓度的改变会导致PAC颗粒在絮体形成过程中参与度和参与形式的改变，从而改变混凝-吸附和吸附-混凝的膜污染控制能力。此外，水中存在的高岭土会和PAC颗粒竞争参与絮体的形成，混凝-吸附和吸附-混凝的膜污染控制能力都因高岭土的存在受到了负面影响，但高岭土的存在不会影响吸附-混凝在膜污染控制方面相对于混凝-吸附的优越性。实验研究认为，混凝-吸附

7、和吸附-混凝处理后的出水过膜的膜污染机制均是由完全堵塞、中间堵塞、标准堵塞和滤饼层过滤模型共同进行控制的，当PAC和PACl投药量、水样pH值和无机物浓度等操作条件变化时，由于混凝-吸附和吸附-混凝-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文的水处理特性发生改变，导致四种膜污染机制在膜滤行为中的主次关系发生变化，从而造成不同的膜污染现象。关键词：混凝/粉末炭组合；超滤；膜污染控制；超滤膜恢复性能；膜污染机制-II-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractThelarge-scale