本文關(guān)鍵詞：劉家峽庫水的超濾凈化效果與評(píng)價(jià)研究

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【摘要】：隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們對(duì)飲用水水量和水質(zhì)的需求都逐年增長。水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的提升,對(duì)各水質(zhì)指標(biāo)有著更為嚴(yán)格的要求,常規(guī)水處理工藝面臨諸多水質(zhì)安全性問題。超濾工藝作為第三代飲用水處理技術(shù),大大提升了水質(zhì)的生物安全性與化學(xué)安全性,成為目前我國凈水廠建設(shè)與改造升級(jí)的最佳選擇。為將超濾技術(shù)在蘭州第二水源地飲用水處理中的應(yīng)用提供技術(shù)支持,本研究對(duì)劉家峽水庫水進(jìn)行了水質(zhì)分析,并針對(duì)其水質(zhì)特點(diǎn),提出采用直接超濾工藝、混凝沉淀超濾工藝、在線混凝超濾工藝以及粉末活性炭超濾工藝對(duì)其進(jìn)行凈化處理。并以浸沒式超濾膜為基礎(chǔ),利用自制超濾系統(tǒng),對(duì)這四種超濾組合工藝進(jìn)行了深入研究,重點(diǎn)研究了工藝凈化效果與運(yùn)行情況。最后采用層次分析法對(duì)各超濾組合工藝進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià),確定出最適宜于劉家峽水庫水凈化處理的超濾工藝形式。主要結(jié)論如下:(1)劉家峽水庫水水質(zhì)較好。濁度低,偏堿性,電導(dǎo)率較低,含鹽量較少。UV254較低,表明水中溶解性有機(jī)物含量較低。溫度相差大,在低溫時(shí)會(huì)呈現(xiàn)低溫低濁的特征。劉家峽水庫水中溶解性有機(jī)物分子量分布比較均勻,分子量在4k~10k Da之間的溶解性有機(jī)物較多。劉家峽水庫水中溶解性有機(jī)物親疏水性分布差異較大,疏水性有機(jī)物占溶解性有機(jī)物總量的83.33%,且主要為強(qiáng)疏水性成分,親水性成分只占16.67%。(2)采用直接超濾工藝處理劉家峽水庫水,發(fā)現(xiàn)適當(dāng)提高進(jìn)水濁度,有利于直接超濾過程膜污染的降低;直接超濾工藝對(duì)原水中的濁度物質(zhì)具有良好的去除效果,而對(duì)水中有機(jī)物去除效果不明顯;超濾膜對(duì)原水中溶解性有機(jī)物的去除主要集中在4k~10k Da分子量區(qū)間內(nèi),對(duì)原水中強(qiáng)疏水性有機(jī)物有較好的去除;直接超濾工藝運(yùn)行穩(wěn)定后,PVDF膜相對(duì)通量會(huì)保持在0.05與0.07之間周期變化,PAN膜相對(duì)通量會(huì)穩(wěn)定在0.26與0.39之間;濃差極化阻力是主要過濾阻力;超聲波清洗與酸洗+堿洗的方式對(duì)直接超濾工藝超濾膜的清洗效果較好。(3)采用混凝沉淀超濾工藝與在線混凝超濾工藝處理劉家峽水庫水,發(fā)現(xiàn)投加混凝劑會(huì)使膜相對(duì)通量明顯提高;混凝過程顯著提高了工藝與超濾膜本身對(duì)UV254的去除效果;混凝過程與超濾膜對(duì)原水中溶解性有機(jī)物的去除主要集中在4k~10k Da的分子量區(qū)間內(nèi),并且對(duì)原水中強(qiáng)疏水性有機(jī)物有著良好地去除效果;濃差極化阻力是主要過濾阻力。與直接超濾相比,混凝沉淀超濾工藝使PVDF膜與PAN膜的過濾總阻力分別降低了6.48%與41.12%,分別主要由濾餅層阻力的降低與濃差極化阻力的下降引起;在線混凝超濾工藝使PVDF膜與PAN膜的過濾總阻力分別降低了20.91%與9.69%,主要由濃差極化阻力的下降引起;超聲波清洗與酸洗+堿洗的方式對(duì)混凝沉淀超濾工藝超濾膜的清洗效果明顯;對(duì)于在線混凝超濾工藝,酸洗+減洗、超聲波清洗、水力反洗以及擦洗均有較好的處理效果;兩種形式的混凝超濾工藝相比,各清洗方式對(duì)在線混凝超濾工藝超濾膜更為有效;與直接超濾工藝相比,各清洗方式對(duì)膜通量的恢復(fù)變得更有效,尤其是擦洗的效果明顯提升。(4)采用粉末活性炭超濾工藝處理劉家峽水庫水,發(fā)現(xiàn)膜前粉末活性炭處理對(duì)水的UV254有著很高的去除效果;粉末活性炭主要去除了小于10k Da分子量的有機(jī)物與疏水性有機(jī)物,超濾膜本身對(duì)經(jīng)粉末活性炭吸附后原水中有機(jī)物去除效果不明顯;與直接超濾工藝相比,粉末活性炭超濾工藝明顯提升了PVDF膜與PAN膜的相對(duì)通量,增幅分別為142%~200%與8%~12%;濃差極化阻力是主要過濾阻力;與直接超濾相比,粉末活性炭超濾工藝使PVDF膜與PAN膜的過濾總阻力分別降低了18.84%與31.41%,主要由濃差極化阻力的降低引起,與此同時(shí),粉末活性炭超濾工藝的濾餅層阻力與吸附阻力均有所增加;超聲波清洗與酸洗+堿洗的方式對(duì)粉末活性炭超濾工藝超濾膜的清洗效果較好。與直接超濾工藝相比,各清洗方式對(duì)膜通量的恢復(fù)變得更有效,尤其是酸洗與擦洗的效果明顯提升。(5)對(duì)劉家峽水庫水超濾工藝進(jìn)行評(píng)價(jià)研究,發(fā)現(xiàn)膜材料自身特性對(duì)濁度的截留起主要作用,其作用大于工藝形式對(duì)出水濁度的影響,PAN膜比PVDF膜對(duì)處理劉家峽水庫水濁度更有效果;工藝形式對(duì)UV254的截留起主要作用,其作用大于膜材料特性的影響,粉末活性炭超濾工藝對(duì)水中UV254的去除效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其他形式的超濾組合工藝;工藝形式與膜材料對(duì)產(chǎn)水率均有重要影響,PVDF膜粉末活性炭超濾、PAN膜粉末活性炭超濾與PAN膜在線混凝超濾產(chǎn)水率較高,均在90%以上;PAN膜在線混凝超濾工藝的運(yùn)行費(fèi)用最低;膜折舊費(fèi)占各超濾組合工藝運(yùn)行費(fèi)用的比例最大;采用層次分析法將各超濾組合工藝的工藝穩(wěn)定性、出水水質(zhì)安全性與系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)成本綜合進(jìn)行評(píng)價(jià),計(jì)算了各超濾組合工藝的優(yōu)勢性權(quán)重,按權(quán)重越大越優(yōu)原則,PAN膜在線混凝超濾工藝與其他超濾組合工藝相比更適宜于處理劉家峽水庫水。
【關(guān)鍵詞】：超濾 給水處理 劉家峽庫水 混凝 層次分析法
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU991.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 1 緒論13-25
• 1.1 課題背景13-20
• 1.1.1 城鎮(zhèn)生活飲用水凈化工藝的沿革與發(fā)展13-14
• 1.1.2 城鎮(zhèn)給水超濾處理技術(shù)14-18
• 1.1.3 膜污染概述及分類18-20
• 1.1.4 劉家峽庫水簡介20
• 1.2 超濾凈水工藝國內(nèi)外研究進(jìn)展20-23
• 1.3 研究目的與意義23-24
• 1.4 研究內(nèi)容24-25
• 2 試驗(yàn)材料、裝置與分析方法25-39
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料25
• 2.1.1 超濾膜25
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)試劑25
• 2.2 實(shí)驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法25-29
• 2.2.1 膜去離子水通量測量裝置25-26
• 2.2.2 超濾實(shí)驗(yàn)裝置26-28
• 2.2.3 試驗(yàn)方法28-29
• 2.3 主要測定項(xiàng)目和分析方法29-35
• 2.3.1 常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)29-30
• 2.3.2 粒度分布分析30
• 2.3.3 傅立葉變換紅外光譜（ATR-FTIR）分析30
• 2.3.4 有機(jī)物分子量分布30-32
• 2.3.5 有機(jī)物親疏水性分布32-33
• 2.3.6 膜通量及過濾阻力33-34
• 2.3.7 膜污染阻力分布34
• 2.3.8 臨界通量34-35
• 2.3.9 膜清洗效果35
• 2.4 原水水質(zhì)35-39
• 2.4.1 常規(guī)指標(biāo)35-36
• 2.4.2 粒度分布36
• 2.4.3 紅外光譜36-37
• 2.4.4 有機(jī)物分子量37-38
• 2.4.5 有機(jī)物親疏水性38-39
• 3 直接超濾工藝凈化效果研究39-58
• 3.1 工藝操作條件確定39-45
• 3.1.1 臨界通量39-41
• 3.1.2 運(yùn)行壓力41-42
• 3.1.3 運(yùn)行周期42-44
• 3.1.4 曝氣44-45
• 3.2 膜通量的影響因素45-49
• 3.2.1 水溫45-46
• 3.2.2 pH46-47
• 3.2.3 離子強(qiáng)度47-48
• 3.2.4 濁度48-49
• 3.3 出水凈化效果49-54
• 3.3.1 濁度49-50
• 3.3.2 UV_(254)50-51
• 3.3.3 粒度分布51
• 3.3.4 紅外光譜51-52
• 3.3.5 有機(jī)物分子量52-53
• 3.3.6 有機(jī)物親疏水性53-54
• 3.4 工藝運(yùn)行情況54-57
• 3.4.1 相對(duì)通量54-55
• 3.4.2 阻力分布55-56
• 3.4.3 清洗效果56-57
• 3.5 本章小結(jié)57-58
• 4 混凝超濾工藝凈化效果研究58-81
• 4.1 工藝操作條件確定59-67
• 4.1.1 混凝燒杯實(shí)驗(yàn)59-61
• 4.1.2 混凝劑投加量對(duì)膜相對(duì)通量的影響61-62
• 4.1.3 臨界通量62-63
• 4.1.4 運(yùn)行壓力63-64
• 4.1.5 運(yùn)行周期64-66
• 4.1.6 曝氣66-67
• 4.2 膜通量的影響因素67-71
• 4.2.1 水溫67-68
• 4.2.2 pH68-69
• 4.2.3 離子強(qiáng)度69-70
• 4.2.4 濁度70-71
• 4.3 出水凈化效果71-77
• 4.3.1 濁度71-72
• 4.3.2 UV_(254)72-73
• 4.3.3 粒度分布73-74
• 4.3.4 紅外光譜74-75
• 4.3.5 有機(jī)物分子量75-76
• 4.3.6 有機(jī)物親疏水性76-77
• 4.4 工藝運(yùn)行情況77-80
• 4.4.1 相對(duì)通量77-78
• 4.4.2 阻力分布78-79
• 4.4.3 清洗效果79-80
• 4.5 本章小結(jié)80-81
• 5 粉末活性炭超濾工藝凈化效果研究81-94
• 5.1 活性炭對(duì)有機(jī)物的吸附效果實(shí)驗(yàn)81-84
• 5.1.1 吸附等溫線81-83
• 5.1.2 活性炭吸附速度83-84
• 5.2 出水凈化效果84-90
• 5.2.1 濁度84-85
• 5.2.2 UV_(254)85-86
• 5.2.3 粒度86-87
• 5.2.4 紅外光譜87-88
• 5.2.5 有機(jī)物分子量88-89
• 5.2.6 有機(jī)物親疏水性89-90
• 5.3 工藝運(yùn)行情況90-93
• 5.3.1 相對(duì)通量90-91
• 5.3.2 阻力分布91-92
• 5.3.3 清洗效果92-93
• 5.4 本章小結(jié)93-94
• 6 劉家峽水庫水超濾工藝評(píng)價(jià)研究94-106
• 6.1 出水水質(zhì)對(duì)比94-95
• 6.1.1 濁度94-95
• 6.1.2 UV_(254)95
• 6.2 產(chǎn)水率對(duì)比95-96
• 6.3 運(yùn)行成本對(duì)比96-99
• 6.3.1 電耗96-97
• 6.3.2 藥耗97-98
• 6.3.3 膜折舊費(fèi)用98
• 6.3.4 合計(jì)98-99
• 6.4 超濾工藝綜合評(píng)價(jià)99-105
• 6.4.1 方法與步驟99-102
• 6.4.2 結(jié)果與討論102-105
• 6.5 本章小結(jié)105-106
• 結(jié)論106-108
• 建議108-109
• 致謝109-110
• 參考文獻(xiàn)110-115
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果115

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：613482