【摘要】：近年來,隨著我國水環(huán)境污染的日益加重和飲用水標準的不斷提升,傳統(tǒng)飲用水處理工藝難以滿足現代飲用水的安全需求,以超濾為核心的第三代飲用水處理工藝應運而生并迅速發(fā)展。然而,目前我國對超濾的應用多數只是與傳統(tǒng)工藝的簡單結合,工藝流程復雜繁瑣,過于依賴化學藥劑,尚未充分利用超濾技術的優(yōu)勢。本論文以松花江原水為處理對象,采用新型的外循環(huán)連續(xù)過濾裝置作為膜前預處理工藝,開展外循環(huán)連續(xù)過濾-超濾組合工藝的中試研究,為以超濾為核心的短流程、低藥劑的綠色凈水工藝的開發(fā)提供技術參考和支持。首先,研究不同運行參數對連續(xù)過濾工藝運行效能的影響并進行優(yōu)化。結果表明,增大濾層厚度,降低濾速和延長洗砂周期均能不同程度地提高連續(xù)過濾的處理效果;濾層水頭損失的增長隨濾速的提高而加快,但過高的濾速又會使水頭損失出現下降現象;洗砂周期對水頭損失無明顯影響,6h以內的洗砂周期均能有效控制濾層污染;洗砂強度為16和20L/(m2·s)時的反沖洗效果相當,在第8min基本完成臟砂的清洗;連續(xù)過濾的運行工況確定為:濾層厚度1.0m,濾速4m/h,洗砂周期6h,洗砂強度16L/(m2·s),洗砂持續(xù)時間8min。然后,利用超濾小試系統(tǒng)研究不同運行參數對超濾工藝運行效能的影響。結果表明,降低膜通量,增加反沖洗水頭,延長反沖洗時間和縮短過濾時間均能不同程度地降低膜污染速率;而運行參數的改變對超濾的處理效果沒有或僅有輕微影響;參考超濾小試實驗結果,超濾中試系統(tǒng)的運行工況確定為:膜通量20 L/(m2·h),反沖洗水頭3.5m,反沖洗時間2min,過濾時間120min。此外,利用超濾小試系統(tǒng)進行組合工藝與直接超濾的運行對比發(fā)現,組合工藝對CODMn、UV254和氨氮的去除率比直接過濾分別高出9.97%、7.02%和33.84%,且超濾膜污染速率遠低于直接超濾。連續(xù)過濾預處理能不同程度地提高對有機物和氨氮的去除效果,并有效緩解超濾膜污染。最后,考察組合工藝在最佳工況下長期運行的處理效能和膜污染特性。結果表明,組合工藝對濁度、CODMn、UV254、DOC和氨氮的去除率分別為99.75%、32.21%、17.12%、15.27%和70.77%;針對以中小分子有機物為主的松花江原水,組合工藝對有機物的截留效果較差;而由于連續(xù)過濾和超濾在長期運行下均形成一定的微生物降解作用,組合工藝對氨氮的去除效果穩(wěn)定優(yōu)異;雖然組合工藝對微生物的去除效果顯著,但出水微生物指標尚未滿足飲用水標準;組合工藝對以膠體或顆粒態(tài)為主的Al、Fe、Mn去除效果優(yōu)異,而對以離子態(tài)為主的Mg、Ca無明顯去除效果;運行期間,超濾膜前期污染較緩慢,15天后污染速率加快,最終在第50天跨膜壓差增長至50.3k Pa,達到膜污染上限;故在本實驗條件下,組合工藝的超濾膜化學清洗周期約為50天;三維熒光分析表明,腐殖酸類有機物和色氨酸類蛋白質是超濾膜處理松花江水主要的不可逆污染物;連續(xù)過濾預處理主要通過去除松花江原水中的較大顆粒物、大分子有機物和色氨酸類蛋白質,從而有效緩解超濾膜污染。針對松花江原水,外循環(huán)連續(xù)過濾-超濾組合工藝在最佳工況下的長期運行效能較為良好,出水水質大部分能滿足飲用水標準,超濾運行穩(wěn)定且污染速率較低。比起直接超濾,以連續(xù)過濾作為膜前預處理的短流程超濾組合工藝在處理效能和膜污染控制上更具明顯優(yōu)勢,對以超濾為核心的短流程、低藥劑綠色凈水工藝的研究和開發(fā)具有一定的參考意義。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU991.2
【圖文】：

“反粒徑”分布理念，開發(fā)出一種新型的顆粒移動床連續(xù)過濾裝其最佳運行條件。盡管我國對連續(xù)過濾技術的研究逐漸增多，但實處理生產的情況仍然較少，且目前基本只用于小城鎮(zhèn)生活污水和某污廢水的處理[57-60]。續(xù)過濾的原理與優(yōu)缺點國內外大多數的連續(xù)過濾設備都是以 DynaSand 連續(xù)過濾器為參考開發(fā)，因此本節(jié)以 DynaSand 連續(xù)過濾器為例，介紹連續(xù)過濾的工naSand 連續(xù)過濾器結構如圖 1-1 所示。原水通過進水管進入濾罐布水器均勻分配后在砂床內進行上向流過濾，過濾出水從濾罐頂部過程中，石英砂濾料被逐漸污染，且下層石英砂污染程度比上層大濾罐最底部的空氣提升泵將下層被污染的石英砂氣提輸送至頂部清洗。臟砂在提砂管內經過不斷碰撞和摩擦，與污染物得到有效的在洗砂器內經過濾出水的沖刷被清洗干凈，沖洗廢水從廢水管排落回砂床頂部。整個過程在濾罐內不斷循環(huán)，實現了過濾和反沖洗。

保證了過濾的連續(xù)穩(wěn)定運行，因此可稱為外循環(huán)連續(xù)過濾。與目前常見的內循環(huán)連續(xù)過濾裝置相比，外循環(huán)連續(xù)過濾裝置的管件和設備布置較簡單，且大部分設置于濾罐外部，安裝檢修方便。反沖洗僅采用水力沖洗的方式，不需要氣洗，能耗相對較低。此外，清洗柱由透明的有機玻璃制成，可以直觀地考察臟砂在清洗柱內的清洗程度，從而及時調整反沖洗參數。2.2.2 超濾中試系統(tǒng)超濾中試系統(tǒng)主要包括超濾膜組件、高位水箱、膜供水泵、反洗閥和壓力傳感器等。超濾膜組件采用內壓式中空纖維膜，膜材質為 PVC 合金，公稱孔徑 0.01μm，截留分子量 50kDa，有效膜面積 40m2。超濾采用恒通量、死端過濾的方式，過濾出水經膜供水泵輸送至膜組件進行超濾后，超濾出水被壓送至處于高位的水箱內。超濾反沖洗采用重力流反沖洗的方式，當膜需要反沖洗時，反洗閥開啟，高位水箱內的水通過重力作用向下流動，對超濾膜進行反沖洗，反洗廢水從排水管排出。重力流反沖洗依靠重力對膜進行反沖洗，不需要反洗水泵，一定程度上降低了能耗。壓力傳感器每隔 20s 采集跨膜壓差數據并傳輸至 PLC 系統(tǒng)進行記錄。

目及方法質指標實驗水銀溫度計；攜式 pH 計；（DO）：HACH-HQ30d 型便攜式溶解氧儀；HACH-2100N 型濁度儀；鹽指數（CODMn）：酸性高錳酸鉀滴定法；有機碳（DOC）：Multi N/C 2100S 型總有機碳分析用 0.45μm 玻璃纖維膜過濾；紫外分光光度法，T6 新世紀型紫外可見分光光度用 0.45 μm 玻璃纖維膜過濾；NH4+-N）：納氏試劑分光光度法，T6 新世紀型紫外定前水樣先采用 0.45 μm 玻璃纖維膜過濾；圖 2-2 超濾小試裝置

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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4 易小

本文編號：2786638