用纳米复合超滤膜回收滤池反冲洗水试验研究

论文摘要

过滤是几乎所有城市饮用水厂都采用的一道处理工艺,当滤池的过滤水头增大到一定程度时,就需要对滤池进行反冲洗。水厂用于滤池反冲洗的水量一般占到水厂总产水量的2%10%。目前国内大部分水厂是将反冲洗水直接排放到自然水体中或者城市下水道中,这种处理方式既浪费了宝贵的水资源,又给城市污水处理厂带来了严重的负担。随着我国水资源短缺问题的日益突出,反冲洗废水的回收利用是必然趋势。由于反冲洗水的特殊性,其中含有大量的微生物、有毒有害金属及天然有机物成分,如回收处理不当,会给水厂出厂水水质带来安全隐患。在目前研究的各项反冲洗水回用技术中,膜技术只经一个处理步骤就可使反冲洗水处理后达到饮用水标准,具有占地省、操作方便、出水水质好等多项优点,是最有潜力的一种新的处理方式。而国内相关的研究并不多见,因此在北方某水厂进行膜处理反冲洗水的研究非常必要。本论文首先比较了中试膜装置在不同的过滤周期运行下通量的衰减及膜出水水质情况。结果表明30min、45min、60min三种过滤周期中,45min时是最优的。所监测的水质参数值优于国家饮用水标准相应值,且出水水质相当稳定。其中膜出水中总铁的平均浓度为0.12mg·L-1,CODMn平均值为0.53 mg·L-1,浊度<1NTU.在运行过程中反冲洗废水平均回收率为89%。实验进一步研究了进水水质对膜处理性能的影响,结果表明进水浊度对膜通量衰减影响很大。当膜进水平均浊度为8.5NTU时,膜装置运行15h后通量降为初始值的46%,而当膜进水平均浊度为1.8NTU时,在相同的运行时间内膜通量仍为初始值的81%。膜的化学反冲洗是膜寿命以及膜系统稳定运行的关键,实验中比较了2%柠檬酸、2%三聚磷酸钠复合0.25%十二烷基苯磺酸钠、100ppm NaClO三种化学清洗剂配方对膜污染的清洗效果,综合权衡之后,认为当膜前后两次化学反冲洗间隔在7天以内时,使用2%柠檬酸及100ppm NaClO两种清洗剂即可以使膜通量基本得到恢复,且这两种化学清洗剂配置及在清洗中操作均较方便。经估算,用膜处理回收反冲洗废水时,总处理成本约0.30元·m-3。为进一步研究不同操作方式对减轻膜污染的效果,试验中用一套小试装置考查了通入气体后形成气液两相流过滤对膜过滤性能的影响。结果表明在处理反冲洗水时,通入气体形成气液两相流对膜通量及截留性能的提高没有效果,反而在一定程度上使透过液中溶质浓度增高。在进一步分析实验数据时发现,在膜初始过滤的515min内,吸附可能是膜去除污染物的主要方式。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 滤池反冲洗水特征
• 1.3 国内外滤池反冲洗水回用方法及现状
• 1.3.1 国内滤池反冲洗水回用情况
• 1.3.2 国外滤池反冲洗水回用情况
• 1.4 国内外常用的反冲洗水处理技术
• 1.4.1 沉淀
• 1.4.2 气浮
• 1.4.3 膜滤
• 1.5 国内外膜处理滤池反冲洗水的研究进展
• 1.5.1 国内研究进展
• 1.5.2 国外研究进展
• 1.6 课题背景与内容
• 第2章 试验装置与方法
• 2.1 中试实验装置
• 2.2 中试装置操作方法
• 2.3 小试实验装置
• 2.4 小试装置操作方法
• 2.5 检测指标与检测方法
• 第3章 过滤周期对中试膜处理效果的影响
• 3.1 水厂概况
• 3.2 中试装置控制参数
• 3.2.1 过滤周期
• 3.2.2 反冲洗时间的确定
• 3.3 中试膜装置在不同过滤周期下的处理效果
• 3.3.1 膜通量与跨膜压差
• 3.3.2 膜进出水浊度情况
• Mn 的去除效果'>3.3.3 COD_Mn的去除效果
• 2+的去除效果'>3.3.4 总铁及Mn²⁺的去除效果
• 3.3.4 电导率的变化
• 3.3.5 色质联机分析
• 3.3.6 膜处理前后消毒副产物生成势的变化
• 3.3.7 隐孢子虫及贾第虫分析检测
• 3.3.8 初滤器对各指标的去除效果
• 3.3.9 Ames 实验结果分析
• 3.3.10 反冲洗水经膜处理后回用点的探讨
• 3.4 本章小结
• 第4章 进水水质对中试装置处理效果的影响
• 4.1 实验目的及操作方法
• 4.2 两种进水水质条件下膜的渗透性及出水水质变化情况
• 4.2.1 两阶段实验中不同取样点处浊度变化情况
• 4.2.2 两种进水水质下膜通量的衰减情况
• Mn 情况'>4.2.3 进出水COD_Mn情况
• 254变化情况'>4.2.4 两种水质下膜进出水UV₂₅₄变化情况
• 4.2.5 膜进出水总铁浓度变化情况
• 4.2.6 两种进水水质下膜出水细菌总数变化
• 4.3 本章小节
• 第5章 膜污染与清洗
• 5.1 概况
• 5.1.1 膜的吸附污染
• 5.1.2 膜的生物污染
• 5.2 小试装置膜的化学清洗
• 5.3 中试膜运行过程中的清洗
• 5.3.1 水力反冲洗出水分析
• 5.3.2 化学反冲洗情况分析
• 5.3.3 中试装置化学清洗方案
• 5.4 膜处理反冲洗水的制水成本分析
• 5.4.1 一次性投资估算
• 5.4.2 日常运行费用估算
• 5.5 结论与建议
• 第6章 通入气体对膜处理反冲洗水的影响
• 6.1 引言
• 6.2 连续单相流或两相流运行情况
• 6.2.1 实验方法
• 6.2.2 各工况膜通量的变化情况
• 6.2.3 各工况膜出水水质的差别
• 6.3 单相流及两相流交替运行效果
• 6.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及申请专利情况
• 致谢