近年來,廢紙消費(fèi)量逐年增加,二次纖維占造紙用漿的比例逐年提高,然而,如何處理大量產(chǎn)生的二次纖維造紙廢水,使其能夠?qū)崿F(xiàn)深度處理和回用,已成為目前制漿造紙工業(yè)亟待解決的難題。膜處理技術(shù)由于具有優(yōu)良的截留性能、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)受到人們廣泛關(guān)注,但嚴(yán)重的膜污染限制了膜技術(shù)在水處理領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用。采用合適的預(yù)處理技術(shù)不僅能夠提高超濾的凈水效能,還能對膜污染進(jìn)行有效的控制,降低膜工藝的運(yùn)營維護(hù)成本,延長膜的使用壽命。本論文分別采用混凝和芬頓作為膜前預(yù)處理,系統(tǒng)地考察了預(yù)處理方式對超濾凈水效能及膜污染的影響,并對其膜污染影響機(jī)理進(jìn)行探討。論文首先以廣東某造紙企業(yè)的二次纖維造紙二級生物處理出水為研究對象,采用田口設(shè)計方法分別優(yōu)化混凝預(yù)處理和芬頓預(yù)處理,從化學(xué)需氧量(COD)去除率、色度去除率、總懸浮固體(TSS)去除率方面來確定混凝試劑、芬頓試劑的最佳投加量,優(yōu)化預(yù)處理的運(yùn)行工況。結(jié)果表明,混凝預(yù)處理的優(yōu)化運(yùn)行條件為:聚合氯化鋁(PAC)投加量1000 mg/L,陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)投加量20 mg/L,pH 9,溫度25°C。在此條件下,混凝后水樣進(jìn)行超濾處理,其出水的COD為95 mg/L,TSS為2 mg/L,色度為19 Units PtCo。芬頓預(yù)處理的優(yōu)化運(yùn)行條件為:FeSO_4投加量8 mg/L,H_2O_2投加量6 mg/L,pH 4.45,在此條件下,芬頓后水樣進(jìn)行超濾處理,其出水的COD為60 mg/L,TSS為0 mg/L,色度為12 Units PtCo。采用芬頓-超濾聯(lián)合處理可實(shí)現(xiàn)二次纖維廢水達(dá)標(biāo)排放和深度回用。對不同預(yù)處理后水樣超濾過程中的膜污染機(jī)制進(jìn)行研究。對于所有水樣,在超濾處理初始階段,主要的污染機(jī)理為膜孔堵塞,包括完全孔堵塞、標(biāo)準(zhǔn)孔堵塞和中間孔堵塞,而在超濾處理后期,主要的膜污染機(jī)理為濾餅層過濾。相較于未經(jīng)預(yù)處理的二級生物出水直接超濾處理過程,膜前預(yù)處理能緩解膜通量下降的速度,延緩膜污染機(jī)制從膜孔堵塞到濾餅層過濾的轉(zhuǎn)換,減緩膜污染趨勢。其中,相比于混凝預(yù)處理,芬頓預(yù)處理的延緩膜污染效果更好。同時,對不同處理前后水樣中的有機(jī)物分子量的變化進(jìn)行探究,結(jié)果表明,混凝預(yù)處理主要降低了水樣中高分子量有機(jī)物含量,而對低分子有機(jī)物去除作用有限,而芬頓預(yù)處理能同時降低水樣中高分子有機(jī)物和低分子有機(jī)物含量,更有效地降低超濾工藝段的進(jìn)水污染負(fù)荷。此外,芬頓預(yù)處理減緩了膜表面由親水性向疏水性轉(zhuǎn)換的趨勢,有效地降低了膜污染。最后,根據(jù)二次纖維廢水超濾處理過程中的膜污染,對污染膜進(jìn)行剪切力輔助膜清洗,評估了水清洗和化學(xué)清洗兩種方式對超濾污染膜的清洗性能的影響,探究了攪拌速率、清洗溫度對膜清洗效果的影響,并利用數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析軟件MINITAB進(jìn)行二次多項(xiàng)回歸擬合,優(yōu)化水清洗和化學(xué)清洗過程,有效恢復(fù)超濾膜的膜通量。結(jié)果表明,水清洗過程的優(yōu)化運(yùn)行條件為:攪拌速率為400 rpm,清洗溫度為35°C,此時通量恢復(fù)率為53.43%;化學(xué)清洗的優(yōu)化運(yùn)行條件為:清洗劑為次氯酸鈉,攪拌速率為400 rpm,清洗溫度為45°C,此時通量恢復(fù)率為78.57%。對于水清洗,攪拌速率是最重要的條件因素,而對于化學(xué)清洗,溫度是最重要的條件因素,其次是攪拌速率。對清洗前后的膜表面進(jìn)行表征,發(fā)現(xiàn)適宜的條件下次氯酸鈉可有效去除沉積在膜表面的污染物,提高膜表面親水性能,且未對膜結(jié)構(gòu)造成破壞,是一種有效的化學(xué)清洗劑。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：X793
【部分圖文】：

濾膜水處理技術(shù)離是一種新興的分離、凈化和濃縮技術(shù)，它具有環(huán)境友好、運(yùn)行簡單、無護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)廢水的高層次回用，具有廣闊的應(yīng)用前景[7]。其種以超濾膜為分離介質(zhì)，通過膜兩側(cè)的壓力差達(dá)到分離產(chǎn)物目的的技術(shù)。分離離技術(shù)是一門系統(tǒng)科學(xué)，它集成了物理化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、高分子材料科學(xué)化工機(jī)械、生物化工等多個學(xué)科的科學(xué)知識，是一門多科學(xué)交叉的科學(xué)[8利用選擇性透過膜，在膜兩側(cè)施加推動力如壓力差 p、濃度差 c、溫度差φ 等，使樣品一側(cè)中的欲分離組分選擇性地透過膜，以此來分離混合物中從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物的提取、純化、分級、濃縮或者富集等目的[9]，膜分離示意示。

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文藝進(jìn)行對比研究，探究預(yù)處理對膜污染的緩解機(jī)理。（3）剪切力輔助膜清洗過程探究對上述芬頓預(yù)處理-超濾工藝污染后的超濾膜進(jìn)行清洗研究，探究剪切力輔助的水清洗和化學(xué)清洗對超濾膜的通量恢復(fù)情況，考察清洗劑類型、清洗溫度及剪切力對清洗效果的影響，以及對比兩種清洗方式的優(yōu)劣。1.5.3 技術(shù)路線圖本論文的技術(shù)路線圖如圖 1-2 所示。

材料膜采用的超濾膜為平板膜，膜材料為聚砜（Polysulfone, PSF），由山東有限公司提供，截留分子量為 5 kda，有效膜面積為 . × 103 2保護(hù)性甘油和抑菌劑，超濾膜在進(jìn)行超濾實(shí)驗(yàn)前需在超純水中充分水 2 L。源于廣東省某造紙有限公司，該紙廠主要以二次纖維為原料進(jìn)行生（包括�？�、環(huán)保�？埣鞍酌媾？垼�、高強(qiáng)瓦楞原紙以及涂布廢水處理流程如圖 2-1 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2811282