饮用水膜污染处理工艺分析.docx

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1、饮用水膜污染处理工艺分析【格林大课堂】饮用水处理过程中造成膜污染的主要物质包括多糖等胶体物质、混凝剂絮体等颗粒物质及富里酸等溶解性有机物等.许多研究表明，超滤膜上被截留的胶体层主要是水中普遍存在的多糖，而水中的金属离子如钙离子和铁离子会连接不同的多糖分子，使其在膜表面形成比滤饼层结构更加紧密的凝胶层，形成的凝胶层具有与滤饼层不同的过滤特性.武汉格林环保有完善的服务体系和配套的专业环境工程团队，秉着崇高的环保责任和义务长期维护提供免费的污水处理解决方案，是湖北省工业废水运营管理行业中的品牌。18年来公司设计并施工了上百个交钥匙式的污水处

2、理工程。膜污染层的定性、定量及结构分析是膜污染研究中的重要部分.不同种类的污染物在膜上形成污染层的性质及结构均有差异，会造成不同的过滤特性如不同的过滤阻力.污染层的结构很大程度上决定了其过滤特性(发现腐殖酸、海藻酸及高岭土单独过滤形成的污染层阻力小于其共同作用形成的污染层阻力，认为NOM的存在会影响颗粒物形成的污染层结构，增加过滤阻力.随着水质标准的提高，超滤技术在饮用水处理中应用愈加广泛.然而，膜污染的存在限制了该技术的使用.为解决该问题，近年来，许多关于膜应用的研究集中于膜污染，对膜污染进行了包括膜污染机理及影响膜污染的因素等多方

3、面的研究，希望能解决膜污染对超滤技术的限制，增强该工艺的应用性.海藻酸钠容易被膜截留，金属离子尤其是Ca2+的存在会使其在膜上形成凝胶层，该凝胶层的特性可用压缩性方程和渗透性方程进行描述.少量Fe(Ⅲ)基本不会产生絮体，其溶液过滤得到的凝胶层特性亦可用压缩性方程及渗透性方程进行描述.根据压缩性方程和渗透性方程，少量Fe(Ⅲ)的存在会使凝胶层的压缩性变好，渗透性也变好，总体的过滤速度变化不明显.而由于Fe(Ⅲ)普遍存在于天然水体中，亦常被用作混凝剂投加到水处理工艺中，以离子及颗粒形式存在的Fe(Ⅲ)会影响凝胶层的结构，进而影响凝胶层的过

4、滤特性,均认为Ca2+与海藻酸钠形成的凝胶层会加重膜污染，污染程度与Ca2+浓度有关.Zhang(2014)等认为二价铁离子亦会与海藻酸钠形成凝胶层，加重膜污染，但当其形成氢氧化铁后会阻止凝胶层形成，从而减轻膜污染.但现在关于Fe(Ⅲ)对凝胶层产生的膜污染影响及对凝胶层过滤特性的定量描述研究较少，多集中于FeCl3作为混凝剂对膜污染的影响.研究Fe(Ⅲ)对凝胶层产生的膜污染影响及对凝胶层特性定量描述有助于我们进一步了解饮用水处理中膜污染的特点，从而控制膜污染.Fe(Ⅲ)的存在会对凝胶层的过滤特性产生影响.少量Fe(Ⅲ)对凝胶层的过滤特

5、性没有明显影响，较多量Fe(Ⅲ)的存在会形成絮体，改变了凝胶层的结构，使凝胶层的过滤性能变好.凝胶层具有自身的污染特点，研究凝胶层的结构及特性，对解决饮用水处理中膜污染问题具有指导作用.本研究主要以海藻酸钠多糖作为模型污染物，通过加入Ca2+及不同浓度的FeCl3溶液，进行恒压过滤实验.根据不同溶液恒压过滤过程中膜通量的变化情况，考察Fe(Ⅲ)对凝胶层过滤特性的影响，并采用模型通过压缩性及渗透性方程对凝胶层过滤特性进行定量描述.实验前，新膜在超纯水中浸泡至少24h备用.过滤实验开始时，先过滤超纯水以测定新膜的自身阻力Rm.测定结束后，

6、将纯水换为目标溶液，在恒定压力下进行过滤实验.每次过滤的体积至少为40mL，以保证能在膜上形成可称重的污染层.每次过滤实验均采用新膜，实验中膜的过滤面积为28.7cm2.由公式(8)和(9)给出的压缩性和渗透性方程中有C1至C44个未知数.为了确定这些未知数，在不同压力下进行恒压过滤实验，分别获得过滤结束时的过滤通量(J)、总过滤体积(V)、污染层物理厚度(L)和污染层固相厚度(W)，并根据公式(4)和(5)进行最优化拟合。对比有少量Fe(Ⅲ)与无Fe(Ⅲ)存在时所形成的海藻酸钙凝胶层的过滤特性可以发现，当过滤压力一定时，存在Fe(Ⅲ

7、)得到凝胶层的含固率更大，说明少量Fe(Ⅲ)的存在会导致凝胶层的压缩性能变好，过滤难度增加;而当凝胶层的含固率相同时，含Fe(Ⅲ)的凝胶层渗透系数更大，即渗透性能变好.少量Fe(Ⅲ)存在时，凝胶层的过滤特性没有明显变化，与实验结果相符.凝胶层的压缩性变好后，过滤相同体积的溶液，污染层厚度下降，可能不利于剪切或冲刷作用对污染层的去除，在膜污染控制中应注意这一点.海藻酸钙溶液过滤通量与过滤压力成正相关关系.恒定压力下，随着过滤时间增加，海藻酸钙溶液过滤速度不断降低，主要是由于随着过滤的进行，膜表面形成阻力较大的污染层，污染层不断积累，过滤

8、阻力也随之不断增大.形成的污染层是含水率较高的凝胶层.当在膜表面形成的污染层可压缩时，其在空间上是不均一的：污染层最表层处(即过滤液-污染层界面)的含固率最低(也即孔隙率最高)，而污染层最底层处(即污染层-膜界面)的含固