陶瓷动态膜在深度处理纺织印染废水中的研究应用

论文摘要

动态膜是对膜过滤技术的一种有效改进,其对通量的提高和出水净度的改善使其具有很好的应用前景,而其机理研究和应用还需要继续深入和开发;印染废水因较难处理而限制了其回用,当前的回用技术工艺较复杂且成本高,使新技术的开发非常必要。在此背景下,本文以动态膜为主要技术对印染废水二级出水进行处理以实现其回用,不仅对动态膜的机理进行了理论和实验探讨,优化了其结构以提高过滤效率,也为其应用提供了经验。动态膜对过滤效率的提高源于其对整个膜过滤结构的改善,使整个膜形成了底层疏松上层紧密的不对称结构,并阻隔了污染物与基膜的直接接触,因而能显著的提高过滤效率并减轻膜污染。本文通过错流过滤中颗粒在沉积过程中的受力分析,建立了适用于分析动态膜形成与过滤过程中结构变化的颗粒沉积模型,该模型分析了多种因素对动态膜结构的影响规律,并由此得知动态膜在形成时能自动形成底层疏松上层紧密的不对称结构,并为强化这种利于提高过滤效率的结构提供了理论指导,具体方法有:逐渐提高错流速度、延长膜制备时间、在涂膜后期加入小颗粒物料、多层涂膜、增加小颗粒比例、逐渐提高跨膜压差等。结合理论模型中对各参数的分析,通过实验考察不同动态膜材料属性、制备与过滤工艺参数在废水处理过程中表现出来的通量、出水净度变化以及对颗粒粒度的分析等方法,探讨了多种参数对动态膜结构性能的影响,不仅优化了动态膜的结构和过滤性能,为强化动态膜底层疏松上层紧密的结构提供了实践经验,也验证了理论分析的正确性。混凝预处理对动态膜过滤效果有显著提高,尤其是通量方面;出水净度也有一定程度的改善,虽然本实验中提高不够显著,但混凝使污染物颗粒粒度增大提高了其被去除的可能。动态膜出水已能满足部分城市生活杂用水、冷却水的标准,也能满足印染前处理工序中对水质要求较低的工序。生物活性炭处理是对动态膜过滤的一种补充,对COD、色度、浊度去除率较高;对动态膜难以去除的氨氮、铁、锰等微量污染物的去除也非常有效。整个工艺实现了印染废水的回用,不但丰富了新型过滤技术动态膜在实际应用中的经验,也为难处理印染废水的回用提供了新的方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 膜分离技术的快速发展与制约因素
• 1.2 动态膜过滤技术的发展现状
• 1.2.1 动态膜技术的应用现状
• 1.2.2 动态膜技术的研究进展
• 1.3 膜过滤性能改善方法的发展现状
• 1.4 印染废水回用现状
• 1.4.1 印染废水的特点
• 1.4.2 印染废水的回用技术及状况
• 1.4.3 印染废水的膜处理技术状况
• 1.5 本课题的意义及研究内容
• 1.5.1 本课题意义
• 1.5.2 本课题研究内容
• 参考文献
• 第二章 动态膜结构性能分析及形成过程理论分析
• 2.1 动态膜的定义及制备方法
• 2.2 动态膜的形成机理及性能分析
• 2.2.1 动态膜的形成机理
• 2.2.2 动态膜的主要性能参数
• 2.3 动态膜性能的理论分析
• 2.3.1 由覆盖层模型对动态膜的过滤阻力分析
• 2.3.2 由沉积模型分析动态膜厚度
• 2.3.3 悬浮液产生架桥作用条件的分析
• 2.3.4 动态膜孔隙率、孔径大小及分布分析
• 2.3.5 动态膜过滤性能理论分析
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 动态膜制备实验研究
• 3.1 实验材料准备及分析
• 3.1.1 基膜的选择
• 3.1.2 动态膜材料的选择
• 3.2 实验材料、装置及实验方法
• 3.2.1 陶瓷微滤动态膜制备与过滤装置
• 3.2.2 实验材料
• 3.2.3 实验方法
• 3.3 动态膜制备实验结果与分析
• 3.3.1 动态膜制备主要工艺参数的确定
• 3.3.2 基膜与动态膜材料选择
• 3.3.3 涂膜与废水过滤的错流速度实验分析
• 3.3.4 涂膜与废水过滤的跨膜压差实验分析
• 3.3.5 涂膜时间的确定
• 3.3.6 涂膜液浓度的确定
• 3.4 涂膜与未涂膜水处理出水效果对比
• 3.5 动态膜结构及性能优化
• 3.5.1 逐渐增加错流速度对动态膜结构及性能的影响
• 3.5.2 多层涂膜对动态膜结构及性能的影响
• 3.5.3 将助滤剂添加于印染废水中进行过滤的实验
• 3.5.4 逐渐增加跨膜压差对动态膜过滤性能的影响
• 3.6 动态膜电镜照片分析
• 3.7 本章小结
• 参考文献
• 第四章 混凝预处理对动态膜过滤性能的影响
• 4.1 混凝的助滤作用
• 4.2 混凝剂选择
• 4.3 混凝原理
• 4.4 实验材料、设备及方法
• 4.4.1 实验材料与设备
• 4.4.2 实验方法
• 4.5 不同混凝与过滤方式对出水性能的影响
• 4.5.1 混凝处理对COD、色度及浊度的影响
• 4.5.2 动态膜过滤混凝上清液的结果分析
• 4.5.3 混凝废水不经沉淀直接动态膜过滤的结果分析
• 4.5.4 最佳混凝及过滤方式的选择与分析
• 4.6 混凝对废水中污染物颗粒粒度的影响
• 4.7 跨膜压差对混凝废水过滤的影响
• 4.8 增加错流速度对过滤的影响
• 4.9 混凝过滤动态膜表面电镜照片分析
• 4.10 本章小结
• 参考文献
• 第五章 动态膜过滤印染废水的研究
• 5.1 实验材料、设备与工艺参数
• 5.2 动态膜过滤长时间运行实验
• 5.3 在废水中添加助滤剂对过滤效果的影响
• 5.4 以未混凝水形成的滤饼对混凝水进行过滤实验
• 5.5 不同水质印染废水处理效果对比
• 5.6 动态膜出水水质测定与应用
• 5.7 本章小结
• 参考文献
• 第六章 生物活性炭对过滤出水处理研究
• 6.1 生物活性炭（BAC）水处理机理
• 6.2 实验材料与装置
• 6.3 实验结果分析
• 6.3.1 微生物驯化阶段
• 6.3.2 微生物处理污水阶段
• 6.3.3 BAC处理的优势及不足
• 6.4 本章小结
• 参考文献
• 第七章 动态膜的污染与清洗方法研究
• 7.1 膜污染机理
• 7.2 动态膜的清洗
• 7.2.1 反冲洗实验
• 7.2.2 海面球冲洗实验
• 7.2.3 反冲/毛刷刷洗实验
• 7.2.4 化学清洗实验
• 7.3 直接过滤膜与动态膜清洗效果对比实验
• 7.4 本章小结
• 参考文献
• 第八章 结论与建议
• 8.1 动态膜结构性能的理论分析与模型建立
• 8.2 动态膜结构性能优化的实验研究
• 8.3 动态膜过滤废水以及预处理和后处理的研究
• 8.4 动态膜的污染与清洗方法研究
• 8.5 对以后工作的建议
• 博士期间发表论文
• 致谢