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混凝超滤组合工艺的性能优化及调控原理

文献类型:学位论文

作者丁燕燕
答辩日期2019-06
文献子类硕士
授予单位中国科学院生态环境研究中心
授予地点北京
导师曲久辉 ; 马百文
关键词混凝 沉淀 超滤 混凝 超滤, 膜污染行为, 影响 要素 临界沉淀时间 Coagulation Se Dimentation Ultrafiltration, Coagulation Ultrafiltration, Membrane Fouling Behavior, Influenc e Factors, Critical Settling Time
学位名称工学硕士
学位专业环境工程
其他题名Performance Optimization and Control Principle of Coagulation Ultrafiltration Combined Process
英文摘要

        混凝超滤组合工艺以其 优异的性能逐渐应用 在 实际 饮用水处理 工程 中 但滤饼层引起的膜污染始终是 影响 该工艺的 瓶颈 。与混凝 沉淀 超滤工艺(长流程)相比, 往往认为 直接混凝 超滤(短流程)工艺 中 膜池内絮体粒径大、滤饼层疏松,膜污染程度更低。 然而, 核心 问题是短流程膜工艺中 滤饼层厚度、结构等 理化 性质 均 深刻影响着膜表面污染负荷 ,是否存在 临界沉淀时间 影响 混凝 超滤组合工艺的运行效能 。 基于此 以南水北调水(北京段)为原水, 系统研究 了 长 、短流程膜工艺 运行效能及调控机制。

       研究证实 混凝 超滤组合工艺 存在 “临界沉淀时间”,使得 长 流程 工艺运行效能优于短流程 (水温 20 30 o C )。 以氯化铁为混凝剂 时 当沉淀时间小于 30 min长流程膜工艺运行 12 d 导致的 膜污染程度较 短流程膜工艺 严重,此时长流程膜工艺引起的跨膜压差( TMP )高达 19.2 kPa ,短流程膜工艺引起的跨膜压差为 7.05kPa 。 然而 随着沉淀时间增加,膜表面污染负荷降低, 当沉淀时间为 60 min 时,长流程膜工艺 导致的 膜污染程度优 于短流程膜工艺, 此时长流程膜工艺 TMP 降低至 5.8 kPa 。 与铁盐混凝剂相比, 铝盐混凝剂水解絮体疏松,引起的膜污染程度较低,但也存在 “临界沉淀时间”。 以氯化铝为混凝剂时, 运行 12 d 且沉淀时间分别为 0 、 10 、 30 、 60 min 时, TMP 分别增至 3.9、4.4、3.5、2.5、1.2 kPa。由于铁盐水解絮体密实且不均匀,膜表面滤饼层形貌及结构受沉淀时间影响较大,“临界沉淀时间”较铝盐混凝剂长。
       膜工艺运行过程中,水温随季节周期性变化。 原水 温度较低时( 10 20 o C超滤膜孔收缩,致使到达膜表面污染物总量成为膜表面污染负荷的主要原因。沉淀时间越长,到达膜表面的污染物含量越少,膜表面污染负荷越低。因此,与长流程膜工艺相比,短流程膜工艺导致的膜污染程度始终 更严 重, 未 发现 “临界沉淀时间”。以氯化铁为混凝剂 且 沉淀时间 为 0 、 10 、 30 、 60 min 时,运行 12 d 后TMP 分别增至 13.5 、 11.5 、 10.0 、 7.2 kPa。以氯化铝为混凝剂, 水解絮体更疏松,膜污染程度较氯化铁时低, 沉淀时间 为 0 、 10 、 30 、 60 mi n 时,运行 12 d 后 TMP分别增至9.6 、 7.9 、 7. 7 、 7.6 kPa。
        混凝效能易受原水pH 影响, 进一步 研究 表明 水温较低时 1 0 20 o C 絮体粒径 和 z eta 电位 随原水 pH 变化 较大, 显著 影响混凝 超滤 组合工艺“临界沉淀时间” 。 以 氯化铁 为混凝剂且 pH 6 时,“临界沉淀时间” 为 10 min 运行 12 d 且沉淀时间 为 0 、 10 、 30 、 60 min 时, TMP 分别增至 17 .0 、 19.8 、 13.5 、 13.2 kPa 。而碱性 和 中性 条件下, 较大的絮体粒径 和 弱 静电吸附作用 使得膜表面污染负荷随沉淀时间降低,因而 长流程膜工艺 导致的膜污染程度 始终 低于 短流程膜工艺。 对铝盐混凝剂而言,无论酸性 、 中性 或碱性 条件 亦是长流程膜工艺 引起的 膜污染程度更低 。
       以上研究表明混凝 超滤组合工艺 运行过程中 膜表面污染负荷随沉淀时间发生变化 存在“临界沉淀时间”使得长流程膜工艺中膜污染程度低于短流程膜工艺膜污染程度,且 易 受混凝剂种类、水温、 pH 等 影响 。 该研究对饮用水厂膜工艺改造具有重要意义。

语种中文
页码80
源URL[http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/42275]  
专题生态环境研究中心_环境水质学国家重点实验室
推荐引用方式
GB/T 7714
丁燕燕. 混凝超滤组合工艺的性能优化及调控原理[D]. 北京. 中国科学院生态环境研究中心. 2019.

入库方式: OAI收割

来源:生态环境研究中心

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