原水中超滤膜污染物质的识别与控制研究

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1、硕士学位论文原水中超滤膜污染物质的识别与控制研究IDENTIFICATIONANDCONTROLSTRATEGYOFTHEMAINFOULANTSFORULTRAFILTRATIONINRAWWATER沈一苇哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TU991.24学校代码：10213国际图书分类号：628.1密级：公开工学硕士学位论文原水中超滤膜污染物质的识别与控制研究硕士研究生：沈一苇导师：田家宇副教授申请学位：工学硕士学科：市政工程所在单位：市政与环境工程学院答辩日期：2015年6月授予学校单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：O649.4U.D.

2、C：544.466.468DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringIDENTIFICATIONANDCONTROLSTRATEGYOFTHEMAINFOULANTSFORULTRAFILTRATIONINRAWWATERCandidate:YiweiShenSupervisor:AP.JiayuTianAcademicDegreeApplied:MasterofEngineeringSpecialty:MunicipalengineeringAffiliation:Schoolofmunicipalandenvironmen

3、talengineeringDateofDefence:June,2015Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnologyfenvironmentalenvironmentaleengeering哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要超滤技术是一种有着广泛前景的水处理工艺，但膜污染的存在会影响其使用的经济性和安全性。所以探究形成膜污染的主要物质以及寻求控制膜污染的有效方法成为了膜技术研究的重点与热点。本研究考察了原水中荧光特性有机物对膜污染的影响，并考察了混凝与粉末炭吸附两种预处理工艺对膜污染的控制作用。本研

4、究选取了十种不同季节和水源的水样，直接超滤后从跨膜压数据中分析膜不可逆污染和可逆污染，检测了进水与出水的其DOC、UV254、浊度、分子荧光等指标，研究发现有机物的去除率随进水浓度增加而增加，表明有机物是引起膜污染的主要原因。在此基础上进一步分析，对水中荧光特性物质进行平行因子分析，得出结果表明水中有四种荧光组分，其中组分一（Em：390~430nm，Ex：220~240（300~330）nm））、组分二（Em：330~350nm，Ex：220~235nm（270~290nm））、组分三（Em：450~500nm，Ex：240~280（370）nm）、组分四（Em：29

5、0~330nm，Ex：220~240nm（275nm））分别属于微生物源腐殖质、色氨酸类蛋白质、陆源腐殖质、络氨酸类蛋白质。其中组分二与不可逆膜污染的相关性最强，对各组分与膜不可逆污染做多元拟合，发现组分二和组分三对不可逆污染有协同作用。通过化学清洗验证，组分二是膜污染主要成分，并且组分三也有协同作用。各组分对膜可逆污染没有显著相关。对比聚合氯化铝、硫酸亚铁、氯化铁三种混凝剂，聚合氯化铝对膜污染的控制最好，而三氯化铁次之。聚合氯化铝对腐殖质的去除要优于氯化铁。比较不同pH值下混凝剂对膜不可逆污染的控制发现随着pH值降低，膜污染程度降低，同时各组分物质浓度降低，而蛋白质类

6、物质在pH=9时去除率比较pH=8时有所降低，原因是蛋白质结构发生变化。对比混凝絮体是否去除的两种模式对膜污染的影响发现，在低聚合氯化铝投加量时，膜池中的絮体有助于降低膜可逆污染，当高投加量时，膜池中的絮体会加重膜可逆污染。絮体会在膜表面富集并且截留藻类等水中杂质。对粉末炭吸附模型进行拟合，发现粉末炭对水中有机物的吸附更加符合弗兰德里希吸附等温式，其对腐殖质的吸附容量要高于对蛋白质的吸附。粉末炭的吸附动力学符合假二级模型，当粉末炭投加量为10mg/L时吸附速率最快。对比了粉末炭在进入膜池前去除/不去除两种模式，结果表明当粉末炭投加小于30mg/L时，粉末炭进入膜池会缓解

7、膜污染，当投加量大于40mg/L时，粉末炭则会显著加重膜-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文污染。电镜结果表明粉炭层在膜丝表面聚集会截留水中的藻类等杂质，加重膜污染。关键词：超滤膜污染；三维荧光定量；混凝预处理；粉末炭吸附预处理-II-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractTheultrafiltrationtechnologyispromisinginwatertreatmentindustry,buttheexistenceofmembranefoulingwillaffecttheeconomyandsafetyofitsu