水中颗粒物形态特征对膜污染过程的影响研究

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1、硕士学位论文水中颗粒物形态特征对膜污染过程的影响研究STUDYONTHEINFLUENCEOFPARTICLEMORPHOLOGYANDCHARACTERISTICSONMEMBRANEFOULINGPROCESS李庆桂哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TU991.2学校代码：10213国际图书分类号：628.162密级：公开工学硕士学位论文水中颗粒物形态特征对膜污染过程的影响研究硕士研究生：李庆桂导师：南军教授申请学位：工学硕士学科：市政工程所在单位：市政环境工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Class

2、ifiedIndex:TU991.2U.D.C:628.162DissertationfortheMaster'sDegreeinEngineeringSTUDYONTHEINFLUENCEOFPARTICLEMORPHOLOGYANDCHARACTERISTICSONMEMBRANEFOULINGPROCESSCandidate：LiQingguiSupervisor：Prof.NanJunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MunicipalEngineering

3、Affiliation：SchoolofMunicipalandEnvironmentalEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着饮用水水源污染的日益加重和饮用水水质标准的不断提高，常规处理工艺在水质安全方面已经无法满足人们的要求。超滤工艺以其独有的优势在水处理领域中的应用越来越广泛。但是膜污染问题始终是困扰超滤工艺的关键问题。混凝预处理被认为是迄今为止应用在水处

4、理方面控制超滤膜污染最成功的工艺。虽然研究者们对采用混凝预处理控制膜污染做了大量研究，但是从混凝过程中絮体形态角度研究其对膜污染的影响这相关方面的研究还有待深入。本文先研究有机物对超滤膜污染的影响，结果表明：腐殖酸（humicacid，HA）和牛血清白蛋白（bovineserumalbumin，BSA）单独存在时均能引起显著的膜污染，其主要为不可逆污染，其中BSA对超滤膜的污染作用较HA显著。HA与BSA共存时其比通量下降趋势与HA相近。然后采用强化混凝工艺去除有机物，主要改变PACl投加量、pH值、离子强度、硬度等混凝条件考察其对有机物去

5、除率的影响。研究发现：强化混凝去除不同有机物的最佳投药量均为20mg/L，最佳pH=7；混凝过程对疏水性的HA去除效+2+率明显高于亲水性的BSA；当PACl投加量为5mg/L时，Na和Ca的投加有助于提高有机物的去除效率，且投加量越大效果越显著；而当PACl投加量为20mg/L+2+时，Na和Ca的投加对有机物的去除效率影响较小。以往的混凝研究中，研究者们关注较多的是混凝的投入与产出，而对混凝的过程研究甚少。本文采用电子摄像机对混凝过程中的絮体进行原位实时拍摄，研究混凝过程中产生的絮体形态变化，如平均粒径、粒径分布以及分形维数等，将絮体形

6、态与膜污染之间建立联系，通过改变混凝过程中的絮体形态进而控制膜污+2+染。结果表明：中性和碱性条件下及当PACl投加量较小时，Na和Ca的投加形成的絮体平均粒径大，分形维数小，能有效减缓膜污染。超滤膜比通量与絮体平均粒径呈正相关关系，与絮体的分形维数呈负相关关系，分形维数与比通量的相关性较平均粒径显著。混凝过程中形成平均粒径大，分形维数低的絮体，则其在膜表面形成的滤饼层更疏松，孔隙率更多，从而减轻膜污染。最后提出采用破碎后再投药的方式来控制膜污染。研究结果显示：破碎后再投药较无破碎时可以增大絮体的平均粒径，减少小絮体的比例，显著降低絮体的分

7、形维数。破碎后投加PAM对膜污染的缓解作用比破碎后投加PACl明显。关键词：混凝；超滤；膜污染；腐殖酸；牛血清白蛋白-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWithincreasingdrinkingwaterpollutionandthecontinuousimprovementofdrinkingwaterqualitystandards,conventionaltreatmentprocesscannotmeettherequirementsofthepeopleinwaterqualityandsafety.Ultraf

8、iltrationhasbeenwidelyappliedinthefieldofwatertreatmentbecauseofitsuniqueadvantages.Howev