超濾技術是水處理領域中前景廣闊的綠色工藝,其具有高效穩(wěn)定去除顆粒物和微生物特點,保證了飲用水的生物安全性。然而,超濾對溶解性有機物去除效能較低和運行過程中產(chǎn)生的膜污染問題是兩大瓶頸性難題。因此,采用吸附和氧化等預處理來提高有機物的去除效能和對膜污染進行有效的控制。本論文采用粉末活性炭(Powdered activated carbon,PAC)吸附和臭氧預氧化單獨或聯(lián)合預處理,系統(tǒng)地研究了其對超濾工藝的影響。采用地表水作為超濾原水,考察了PAC粒徑對膜污染的影響。粒徑越小PAC對有機物的吸附效能越高(如腐殖酸,Humic acid,HA),因此粒徑越小PAC對膜污染的控制效果越顯著。PAC吸附后不去除PAC顆粒時,會導致膜表面形成有機物和PAC的復合污染層,增加了過濾阻力。因此采用預過濾去除吸附后的PAC顆粒,會使得PAC吸附具有更好的控制污染效果。超濾地表天然水時,增加鈣離子濃度會強化天然有機物(Natural organic matter,NOM)對膜表面的粘附作用,導致其產(chǎn)生更加嚴重的水力不可逆污染。采用天然地表水進行的短期和長期PAC吸附超濾實驗發(fā)現(xiàn),HA吸附污染造成的膜孔堵塞...

【文章頁數(shù)】：155 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 超濾技術在水處理中的應用
        1.1.1 超濾在水處理中應用
        1.1.2 超濾技術的優(yōu)勢與局限性
    1.2 超濾膜膜污染機理研究進展
        1.2.1 超濾膜污染物的鑒定與分類
        1.2.2 超濾膜污染機理
    1.3 活性炭吸附緩解超濾膜污染
        1.3.1 活性炭膜工藝組合方式
        1.3.2 活性炭超濾組合工藝對有機物的去除
        1.3.3 活性炭對膜污染的影響
    1.4 臭氧緩解膜污染
        1.4.1 臭氧與有機物反應
        1.4.2 臭氧對膜污染的緩解
    1.5 課題的意義與主要研究內容
        1.5.1 課題的來源和研究意義
        1.5.2 主要研究內容
第2章 試驗材料與方法
    2.1 試驗材料
        2.1.1 試驗試劑
        2.1.2 試驗用水
    2.2 試驗裝置
        2.2.1 浸沒式中空纖維超濾膜系統(tǒng)
        2.2.2 平板超濾膜系統(tǒng)
    2.3 膜污染分析方法
        2.3.1 膜污染阻力評價方法
        2.3.2 表面自由能分析
        2.3.3 經(jīng)典膜孔堵塞濾餅過濾模型
    2.4 分析檢測方法
        2.4.1 常規(guī)水質指標的檢測
        2.4.2 吸附劑顆粒粒徑分布的測定
        2.4.3 吸附劑孔隙結構的測定
        2.4.4 Zeta電位與膠體粒徑的測定
        2.4.5 有機物分子量分布的測定
        2.4.6 掃描電子顯微鏡觀察
        2.4.7 三維熒光光譜分析
        2.4.8 多糖和蛋白檢測
        2.4.9 衰減全反射傅立葉紅外光譜掃描
        2.4.10 臭氧濃度和pCBA檢測
第3章 PAC吸附對超濾膜污染影響研究
    3.1 引言
    3.2 超濾膜污染影響因素
        3.2.1 活性炭粒徑對控制膜污染影響
        3.2.2 PAC吸附對HA引起膜污染的影響
        3.2.3 鈣離子濃度對膜污染影響
    3.3 PAC吸附預處理對NOM的去除
        3.3.1 溶解性有機物去除效能
        3.3.2 熒光有機物的去除
        3.3.3 對原水分子量分布的影響
    3.4 PAC吸附對膜污染的影響
        3.4.1 對短期膜污染的影響
        3.4.2 對長期膜污染的影響
        3.4.3 對濃縮效應產(chǎn)生膜污染控制
        3.4.4 對不可逆膜污染控制
    3.5 PAC吸附預處理緩解超濾膜污染機制
        3.5.1 初期腐殖酸疏水性吸附
        3.5.2 濃差極化作用
        3.5.3 蛋白質主導的濾餅層形成
    3.6 本章小結
第4章 預氧化緩解超濾膜污染研究
    4.1 引言
    4.2 預氧化對有機物物化特性的影響
        4.2.1 預氧化對分子量分布的影響
        4.2.2 預氧化對超濾截留效率的影響
        4.2.3 預氧化對生物聚合物的去除
        4.2.4 預氧化對熒光特性的影響
    4.3 預氧化對超濾膜污染的影響
        4.3.1 預氧化對通量的影響
        4.3.2 預氧化對膜阻力的影響
    4.4 預氧化緩解膜污染機理模型分析
        4.4.1 預氧化緩解膜污染特征曲線
        4.4.2 預氧化對污染機制轉變的影響
        4.4.3 生物聚合物對污染機制轉變的影響
    4.5 預氧化緩解膜污染界面作用和機理分析
        4.5.1 表面自由能分析
        4.5.2 膜污染表征
        4.5.3 臭氧緩解膜污染機理分析
    4.6 本章小結
第5章 臭氧預氧化聯(lián)合PAC吸附緩解膜污染研究
    5.1 引言
    5.2 聯(lián)合預處理對有機物的去除
        5.2.1 對分子量分布的影響
        5.2.2 對超濾截留效率的影響
        5.2.3 對生物聚合物去除的影響
        5.2.4 對熒光特性的影響
    5.3 聯(lián)合預處理對超濾膜污染的影響
        5.3.1 對通量的影響
        5.3.2 對膜污染阻力的影響
    5.4 聯(lián)合預處理緩解膜污染機理分析
        5.4.1 膜污染緩解模型分析
        5.4.2 對羥基自由基暴露的影響
        5.4.3 表面自由能分析
        5.4.4 膜污染表征
        5.4.5 聯(lián)合預處理緩解膜污染機制
    5.5 本章小結
結論
參考文獻
攻讀博士期間發(fā)表的論文及其他成果
致謝
個人簡歷



本文編號：3796232