本文選題：超濾膜污染 + 分散膠體顆粒��； 參考：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：近年來,隨著飲用水水源污染的日益嚴(yán)重和水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高,常規(guī)水處理工藝在水質(zhì)安全方面已經(jīng)無法滿足人們的要求。超濾膜以其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)在水處理中的應(yīng)用價(jià)值得到了廣泛認(rèn)可,然而不可避免的是在超濾過程中會(huì)帶來膜污染的問題。因此,怎樣在保證水質(zhì)的前提下降低膜污染,是阻礙超濾工藝大規(guī)模推廣使用的關(guān)鍵問題。在以往的研究中,主要注重不同的預(yù)處理工藝對(duì)超濾膜污染的緩解作用,而從顆粒形態(tài)角度來研究超濾膜污染的影響還有待深入。本文首先研究了分散膠體顆粒粒度分布變化對(duì)超濾膜污染的影響。將分散膠體顆粒體系以濁度為標(biāo)準(zhǔn)分類,探討顆粒粒徑的演變規(guī)律對(duì)超濾膜污染的影響,研究結(jié)果表明:初始濁度值為10NTU時(shí),膜通量?jī)H下降15%左右,而初始濁度值為50和100NTU時(shí),膜通量下降幅度超過40%。說明分散膠體顆粒體系中,顆�？倲�(shù)增多會(huì)加重超濾膜的污染,而中、大尺寸的顆粒數(shù)量增多,可以明顯的緩解超濾膜的不可逆污染;數(shù)值模擬結(jié)果顯示,顆粒聚集過程促使分散顆粒聚集成尺寸較大且孔隙率較大的凝聚體,有效的緩解超濾膜表面污染。凝聚體的結(jié)構(gòu)隨著水溶液化學(xué)性質(zhì)的改變而改變。PACl投加量為20mg/L,水溶液呈中性和堿性條件時(shí),凝聚體的平均粒徑較大,結(jié)構(gòu)較松散且大尺寸凝聚體所占比例較多;低絮凝劑投藥量下,凝聚體的平均粒徑及生長(zhǎng)速度均隨Na+和Ca2+濃度的增大而增大,而高投藥量下,Na+和Ca2+的投加對(duì)凝聚體結(jié)構(gòu)的影響甚微;超濾膜比通量與凝聚體的平均粒徑呈正相關(guān)性,與凝聚體的分形維數(shù)呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性;破碎-再重組過程有效的改善了凝聚體結(jié)構(gòu)特征,在改進(jìn)型三維DLCA模型的基礎(chǔ)上建立了凝聚體破碎-再重組模型,模擬結(jié)構(gòu)顯示:高剪切力下凝聚體破碎成四部分,系統(tǒng)內(nèi)的凝聚體數(shù)量由660增加至1630,發(fā)生破碎的凝聚體占總團(tuán)簇?cái)?shù)的2/3;破碎過程引發(fā)凝聚體粒徑減小,加重了膜污染程度。而再重組過程,凝聚體粒徑有所回升,粒度分形維數(shù)降低,且平均空隙率上升,有效了緩解了超濾膜污染。研究了動(dòng)態(tài)懸浮層調(diào)控微顆粒粒度變化對(duì)超濾膜污染的影響。沉后水中微顆粒數(shù)量在7000個(gè)左右時(shí),會(huì)導(dǎo)致膜通量下降17%,且微顆粒數(shù)量與超濾膜比通量之間具有較好的相關(guān)性;對(duì)形成動(dòng)態(tài)懸浮層的水力條件進(jìn)行仿真模擬,結(jié)果表明:破碎強(qiáng)度為200rpm時(shí),進(jìn)入沉淀池的絮體尺寸較為均勻,變流速雙層斜板沉淀池內(nèi),過渡區(qū)水流流速較大,雙進(jìn)水口設(shè)計(jì),增大了過渡區(qū)內(nèi)大速度區(qū)域的范圍和懸浮層的顆粒濃度,為大尺寸絮體懸浮在過渡區(qū)的上部提供了有利條件。建立了連續(xù)流絮凝-變流速雙層斜板沉淀反應(yīng)器,確定5~8μm的顆粒是組成懸浮層顆粒的主要部分;對(duì)影響懸浮層特征顆粒形態(tài)的因素進(jìn)行分析得出,投藥量為30mg/L,破碎強(qiáng)度控制在250rpm且沉淀池水力停留時(shí)間縮短兩倍,懸浮層5~8μm的顆粒數(shù)增多,懸浮層濃度增大。懸浮層區(qū)5~8μm特征顆粒與超濾膜污染呈負(fù)相關(guān)性,動(dòng)態(tài)懸浮層的存在可以有效控制沉后水中顆粒粒度的分布,減少微顆粒數(shù)量,有利于緩解超濾膜的污染;對(duì)顆粒形態(tài)的控制機(jī)制進(jìn)行研究,結(jié)果表明:顆粒之間的碰撞幾率減小導(dǎo)致低溫低濁水較難處理;粒子的粘附間距和粘附系數(shù)可以很好的表征混凝劑特性;破碎-再重組過程中使顆粒的尺寸分布趨于均勻,有利于懸浮層的形成;研究了顆粒物質(zhì)的滲透性與超濾膜表面的濾餅層通透性的關(guān)系,建立了顆粒物形態(tài)特征參數(shù)與超濾膜通透性的定量關(guān)系,得出多孔顆粒物質(zhì)的分形維數(shù)越小,孔隙率越大,其有效滲透率越大;破碎后投加9mg/LPACl對(duì)超濾膜比通量提高30%,而破碎后投加5mg/L無離子型-PAM對(duì)超濾膜比通量提高40%。破碎后再次投加藥劑改善了凝聚體的形態(tài)特征,有效的減輕了膜表面的污染程度。
[Abstract]:In recent years , with increasing pollution of drinking water source and increasing water quality standards , conventional water treatment technology has not met people ' s requirement in water quality safety . The results show that the particle size distribution of suspended layer is 30 % , the particle size distribution of suspended layer is increased by 30 % , the particle size distribution of suspended layer is increased by 30 % , and the particle size distribution of suspended layer is increased by 30 % .
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TU991.2
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本文編號(hào)：2027554