近年來,廢紙消費量逐年增加,二次纖維占造紙用漿的比例逐年提高,然而,如何處理大量產生的二次纖維造紙廢水,使其能夠實現(xiàn)深度處理和回用,已成為目前制漿造紙工業(yè)亟待解決的難題。膜處理技術由于具有優(yōu)良的截留性能、操作簡便等優(yōu)點受到人們廣泛關注,但嚴重的膜污染限制了膜技術在水處理領域的大規(guī)模應用。采用合適的預處理技術不僅能夠提高超濾的凈水效能,還能對膜污染進行有效的控制,降低膜工藝的運營維護成本,延長膜的使用壽命。本論文分別采用混凝和芬頓作為膜前預處理,系統(tǒng)地考察了預處理方式對超濾凈水效能及膜污染的影響,并對其膜污染影響機理進行探討。論文首先以廣東某造紙企業(yè)的二次纖維造紙二級生物處理出水為研究對象,采用田口設計方法分別優(yōu)化混凝預處理和芬頓預處理,從化學需氧量(COD)去除率、色度去除率、總懸浮固體(TSS)去除率方面來確定混凝試劑、芬頓試劑的最佳投加量,優(yōu)化預處理的運行工況。結果表明,混凝預處理的優(yōu)化運行條件為:聚合氯化鋁(PAC)投加量1000 mg/L,陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)投加量20 mg/L,pH 9,溫度25°C。在此條件下,混凝后水樣進行超濾處理,其出水的COD為95 mg/L,TSS為2 mg/L,色度為19 Units PtCo。芬頓預處理的優(yōu)化運行條件為:FeSO_4投加量8 mg/L,H_2O_2投加量6 mg/L,pH 4.45,在此條件下,芬頓后水樣進行超濾處理,其出水的COD為60 mg/L,TSS為0 mg/L,色度為12 Units PtCo。采用芬頓-超濾聯(lián)合處理可實現(xiàn)二次纖維廢水達標排放和深度回用。對不同預處理后水樣超濾過程中的膜污染機制進行研究。對于所有水樣,在超濾處理初始階段,主要的污染機理為膜孔堵塞,包括完全孔堵塞、標準孔堵塞和中間孔堵塞,而在超濾處理后期,主要的膜污染機理為濾餅層過濾。相較于未經預處理的二級生物出水直接超濾處理過程,膜前預處理能緩解膜通量下降的速度,延緩膜污染機制從膜孔堵塞到濾餅層過濾的轉換,減緩膜污染趨勢。其中,相比于混凝預處理,芬頓預處理的延緩膜污染效果更好。同時,對不同處理前后水樣中的有機物分子量的變化進行探究,結果表明,混凝預處理主要降低了水樣中高分子量有機物含量,而對低分子有機物去除作用有限,而芬頓預處理能同時降低水樣中高分子有機物和低分子有機物含量,更有效地降低超濾工藝段的進水污染負荷。此外,芬頓預處理減緩了膜表面由親水性向疏水性轉換的趨勢,有效地降低了膜污染。最后,根據二次纖維廢水超濾處理過程中的膜污染,對污染膜進行剪切力輔助膜清洗,評估了水清洗和化學清洗兩種方式對超濾污染膜的清洗性能的影響,探究了攪拌速率、清洗溫度對膜清洗效果的影響,并利用數(shù)據統(tǒng)計分析軟件MINITAB進行二次多項回歸擬合,優(yōu)化水清洗和化學清洗過程,有效恢復超濾膜的膜通量。結果表明,水清洗過程的優(yōu)化運行條件為:攪拌速率為400 rpm,清洗溫度為35°C,此時通量恢復率為53.43%;化學清洗的優(yōu)化運行條件為:清洗劑為次氯酸鈉,攪拌速率為400 rpm,清洗溫度為45°C,此時通量恢復率為78.57%。對于水清洗,攪拌速率是最重要的條件因素,而對于化學清洗,溫度是最重要的條件因素,其次是攪拌速率。對清洗前后的膜表面進行表征,發(fā)現(xiàn)適宜的條件下次氯酸鈉可有效去除沉積在膜表面的污染物,提高膜表面親水性能,且未對膜結構造成破壞,是一種有效的化學清洗劑。
【學位單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：X793
【部分圖文】：

濾膜水處理技術離是一種新興的分離、凈化和濃縮技術，它具有環(huán)境友好、運行簡單、無護方便等優(yōu)點，能夠實現(xiàn)廢水的高層次回用，具有廣闊的應用前景[7]。其種以超濾膜為分離介質，通過膜兩側的壓力差達到分離產物目的的技術。分離離技術是一門系統(tǒng)科學，它集成了物理化學、有機化學、高分子材料科學化工機械、生物化工等多個學科的科學知識，是一門多科學交叉的科學[8利用選擇性透過膜，在膜兩側施加推動力如壓力差 p、濃度差 c、溫度差φ 等，使樣品一側中的欲分離組分選擇性地透過膜，以此來分離混合物中從而實現(xiàn)產物的提取、純化、分級、濃縮或者富集等目的[9]，膜分離示意示。

華南理工大學碩士學位論文藝進行對比研究，探究預處理對膜污染的緩解機理。（3）剪切力輔助膜清洗過程探究對上述芬頓預處理-超濾工藝污染后的超濾膜進行清洗研究，探究剪切力輔助的水清洗和化學清洗對超濾膜的通量恢復情況，考察清洗劑類型、清洗溫度及剪切力對清洗效果的影響，以及對比兩種清洗方式的優(yōu)劣。1.5.3 技術路線圖本論文的技術路線圖如圖 1-2 所示。

材料膜采用的超濾膜為平板膜，膜材料為聚砜（Polysulfone, PSF），由山東有限公司提供，截留分子量為 5 kda，有效膜面積為 . × 103 2保護性甘油和抑菌劑，超濾膜在進行超濾實驗前需在超純水中充分水 2 L。源于廣東省某造紙有限公司，該紙廠主要以二次纖維為原料進行生（包括�？�、環(huán)保牛卡紙及白面�？垼⒏邚娡呃阍堃约巴坎紡U水處理流程如圖 2-1 所示。

【參考文獻】

相關期刊論文 前7條

1 張新妙;;膜法污水回用過程中的膜污染防治技術研究[J];工業(yè)水處理;2015年06期

2 張泉;郭曦;董文藝;韓如冰;;預處理方式對納濾工藝性能及膜污染影響研究[J];膜科學與技術;2014年01期

3 郭鵬;覃茜;錢超宏;潘俊杰;杜春暉;;芬頓氧化法處理APMP制漿廢水的工程應用[J];造紙科學與技術;2012年06期

4 李亞峰;段遠晗;孫福寅;;微波輻射Fenton試劑法深度處理草漿造紙廢水[J];沈陽建筑大學學報(自然科學版);2012年02期

5 郭春禹;原學貴;楊曉偉;趙雪娜;石雪莉;;膜清洗技術應用研究[J];清洗世界;2010年12期

6 周顯宏;劉文山;肖凱軍;羅遠宏;鄒水洋;黃寶光;;膜污染機理及其控制技術[J];東莞理工學院學報;2010年01期

7 林星杰;楊慧芬;宋存義;;UV_(254)在水質監(jiān)測中應用的研究[J];能源與環(huán)境;2006年01期

相關博士學位論文 前3條

1 孫偉光;超濾膜特征有機污染物識別及膜污染控制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2018年

2 邵森林;PAC/UF工藝中PAC對膜污染及凈水效能的影響研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

3 宋宏臣;改性超濾膜去除水中天然有機物的研究[D];上海交通大學;2012年

相關碩士學位論文 前2條

1 閆津赫;化學清洗對PVDF超濾膜性能的影響研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

2 孫曉偉;二次纖維造紙污水厭氧處理技術研究[D];齊魯工業(yè)大學;2015年

本文編號：2811282