纳滤截留微量有机物影响因素的试验及模型分析

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1、纳滤截留微量有机物影响因素的试验及模型分析(申请清华大学工学硕士学位论文)培养单位：环境学院学科：环境科学与工程研究生：张攀指导教师：文湘华教授二○一七年六月ExperimentandmodelbasedanalysisontheinfluencefactorsoftraceorganicpollutantsremovalbynanofiltrationThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthede

2、greeofMasterofScienceinEnvironmentalScienceandEngineeringbyZhangPanThesisSupervisor:ProfessorWenXianghuaJune,2017摘要摘要纳滤作为一种深度处理工艺，在去除新兴微量有机物、保障再生水安全性方面具有明显优势。但该过程的影响因素众多，机理复杂，已有的源自实验室小试的研究成果结论不一，源自实际工程的研究很少。因此，本文从小试和工程两个维度，以试验和模型为工具，对纳滤截留微量有机物的影响因素进行了分析研究。首

3、先基于试验及水动力学模型，考察了DF30和DF90两种纳滤膜和目标物的性质对截留的影响。结果表明，由膜孔与目标物相对尺寸决定的空间位阻作用在目标物截留中发挥主导作用，但由膜与目标物的化学性质引起的非电荷亲和力、电荷吸引和电荷排斥作用会分别导致截留率测定值低于、低于和高于预测值，最大差值分别为39.7%、11.8%和22.6%。通过试验进一步考察了操作条件和进水基质对DF30截留微量有机物的影响，结果表明，提高温度和增大回收率会降低DF30对目标物的截留率，提高压力一般会提高截留率，但存在例外。混合无机基质可提

4、高DF30对电中性和带正电目标物的截留率，但可能降低DF30对带负电目标物的截留率；有机基质的影响规律因有机物种类而异；MBR出水混合基质的影响与混合无机基质影响规律类似。现场监测结果表明，示范工程的纳滤单元可以从整体上保障出水达到无毒状态，但对各类污染物的去除效果有所差异。工程可有效地去除COD、TP、重金属等指标，出水相应指标达到地表III类水标准；但对TN的截留能力较差，截留率不足15%；工程对大部分微量有机污染物的截留率在70%以上，但对于双酚A和卡马西平截留率较低，平均截留率分别只有64.1%和53

5、.4%。建立了面向工程的微量有机物截留预测模型，预测结果表明，膜壳排列方式、段间增压与否、回收率为影响工程截留效果的重要因素。在工程中对膜壳采用“3:2”及“2:1”的布置方式相对于“1:1”的布置方式更有利于二段对污染物的去除；串联在二段后端的膜元件可能因通量较小而使得截留率相对较低，因此采用段间增压，以提高二段产水通量是必要的；通过串联，保证总体回收率而控制单支膜元件的回收率，可以降低高回收率对截留效果的不利影响。面向工程的预测模型会低估对双酚A、雌酮和雌三醇等电中性物质的截留率而高估对酮洛芬、双氯芬酸、

6、吲哚美欣和苯扎贝特等带负电物质的截留率，进一步反映了温度和进水基质等因素对截留的影响。关键词：纳滤微量有机物影响因素模型示范工程IAbstractAbstractIncreasingattentionhasbeenpaidtonanofiltration,oneofthebestavailabletechnologiestoremovetraceorganicpolltantsandfurtherguaranteethesafetyofreclaimedwater.However,therewasstilla

7、lotunknownaboutrejectionoftraceorganicpolltantsbynanofiltrationwhenitcomestotheinfluencefactors.Reportedlab-scalestudiesonthistopicshowedcontradictoryresultsinbothphenomenaandmechanisms,atthesametimetherehavebeenfewstudiesonfull-scaleinstallations.Therefore

8、,thispaperfocusedonelucidatingfactorsthataffecttherejectionoftraceorganicpolltantsbynanofiltrationthroughanalysisondataobtainedfromlaboratoryexperimentsandfull-scaleengineering.Modellingmethodswerealso