【摘要】：高能耗和膜污染是膜技術(shù)在污水處理推廣方面的兩個主要障礙,動態(tài)膜技術(shù)由于其優(yōu)良的抗污染和清洗簡單等優(yōu)點(diǎn)越來越備受膜技術(shù)研究領(lǐng)域的關(guān)注。本文以預(yù)涂動態(tài)膜技術(shù)的應(yīng)用研究為背景,利用動態(tài)膜對錯流過濾工藝進(jìn)行優(yōu)化:減少膜污染、提高膜通量和簡化膜清洗。同時首次提出動態(tài)膜技術(shù)與當(dāng)前污水處理熱點(diǎn)工藝—生物反應(yīng)器結(jié)合,進(jìn)一步優(yōu)化錯流式膜生物反應(yīng)器的性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)合錯流式膜生物反應(yīng)器(CMBR)和A/O工藝,利用動態(tài)膜進(jìn)行過濾,對模擬的己內(nèi)酰胺廢水進(jìn)行處理,考察系統(tǒng)內(nèi)的生物活性和污泥硝化性能。在后期,反應(yīng)器中加入活性炭粉末,以此來改善污泥混合液的性能,改變污泥絮體的結(jié)構(gòu)、物理性能。 首先,通過對錯流過濾系統(tǒng)中懸浮顆粒的受力分析,考慮了動態(tài)膜制備過程中膜孔堵塞和膜管曲率變化等因素,提出了更切實(shí)際的動態(tài)膜形成過程數(shù)學(xué)模型,并對該模型進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,利用所建立的數(shù)學(xué)模型可計算整個過程中的膜通量和膜厚度。顆粒大小、錯流速度和跨膜壓差等參數(shù)對達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后的動態(tài)膜的膜厚和滲透液通量影響顯著,而達(dá)到平衡狀態(tài)所需的時間則與跨膜壓差、主體溶液的顆粒濃度和粒徑等參數(shù)有關(guān)。實(shí)驗(yàn)顯示,膜孔堵塞的速率γ并不與顆粒濃度和壓力呈明顯的線性關(guān)系,但隨著顆粒濃度和壓力的增大,膜孔堵塞的速率也隨之增大。以1250目和6000目的高嶺土為動態(tài)膜材料,分別在不同的流量、壓力和涂膜液濃度下進(jìn)行涂膜實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明:當(dāng)系統(tǒng)常數(shù)k_0在1250目和6000目高嶺土試驗(yàn)中分別取2和10時,實(shí)驗(yàn)值與計算值在非穩(wěn)態(tài)和穩(wěn)態(tài)情況下均比較接近。但在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)膜通量進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后仍隨時間緩慢下降。 進(jìn)一步的研究是探索預(yù)涂層動態(tài)膜的制備條件和動態(tài)膜的過濾條件。利用1250目、4000目、6000目的高嶺土分別作為動態(tài)膜涂膜材料,在不同的錯流速度(0.5、1.0、1.5m·s~(-1))、跨膜壓差下(0.1、0.2MP)和不同顆粒濃度(0.5、0.75、1.0g·L~(-1))下分別進(jìn)行涂膜的正交實(shí)驗(yàn)。以過濾二級出水和活性污泥的出水通量和水質(zhì)作為評價膜的性能指標(biāo),結(jié)果顯示0.1MP壓差、1.5m·s~(-1)的初始膜面流速,用0.5g·L~(-1)的6000目高嶺土進(jìn)行涂膜30min得到的動態(tài)膜比較理想。在動態(tài)膜過濾和0.2μm無機(jī)微濾膜過濾實(shí)驗(yàn)的比較中,結(jié)果顯示,動態(tài)膜過濾污泥混合液時在出水水質(zhì)和通量方面明顯由于直接過濾,而處理二級出水在膜通量方面沒有太大的優(yōu)
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號】：X703
【圖文】：

firtlatino)兩種方式。死端過濾是指有壓的料液垂直流向于膜表面，被截留的顆粒在膜表面不斷積累形成濾餅層，濾餅層增厚的直接后果是過濾阻力增大，如果壓力保持不變，膜通量將持續(xù)減小，如圖1一2()a所示。因此，在死端過濾操作中，不得不進(jìn)行間歇操作來去除濾餅層或者更換膜。圖1一2兩種過濾方式通量一時間的曲線及操作方式()a死端過濾(b)錯流過濾Figl一2Theeurvesbetweenfluxv.s.timeandoPerationsoffiltation(a)dead一endfiltation(b)eross一flowfiltration從70年代開始，死端過濾逐漸被另一種過濾方式所替代一錯流過濾。錯流過濾是指料液通過壓力驅(qū)動流向與膜面平行，與濾液呈十字交叉，所以也稱為十字過濾，如圖1一2(b)所示。錯流過濾工藝中料液高速流動所產(chǎn)生的剪切力能將沉積在膜表面的顆粒帶走，阻止濾餅持續(xù)增厚，能在長時間內(nèi)得到穩(wěn)定的膜通量。由于其操作過程簡單，通量高等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)上廣泛應(yīng)用。一直至今，錯流過濾的機(jī)理研究是過濾領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。若按過濾的切割量(Outoff)分類，分類的情況要根據(jù)膜孔徑的大小和所能過濾的分子大小而定。圖1一3為膜孔徑與污染物粒徑之間的關(guān)系I’]。一般分為砂濾、微濾(Mierofiirtation

第三章動態(tài)膜的制備與表征(e)(b)圖3一2膜表面SEM圖()a陶瓷膜支撐體(b)1250目(e)4000目(d)6000目Fig.3一2SEMofmembrnaesuarfee(a)eemariesupport(b)1250mesh(e)4000mesh(d)6o00mesh圖3一2為清潔陶咨繃莫表面，依次為陶瓷膜、1250、4000〔6000目高嶺土動態(tài)膜表面�？梢钥吹交ぶ误w的平均膜孔為2娜左右，而動態(tài)膜的膜孔為.02林m左右。而從另外的1250目和4000目的動態(tài)膜表面的SEM圖顯示，膜孔分別為0.8林m和.04林m左右。一般來說，膜孔的孔徑越小，對顆粒的截流率越高而相應(yīng)的通量也就越小。但在實(shí)際的膜分離過程中，會出現(xiàn)膜自身阻力和膜污染阻力總和最小、膜通量最高的最優(yōu)膜孔徑14一5]。6000目高嶺土動態(tài)膜表面膜孔要比其他兩種要小，膜孔越小，懸浮顆粒越容易被截留在膜表面形成濾餅，而難以進(jìn)入膜內(nèi)部形成膜孔堵塞，膜污染的阻力自然要小。3.3.2動態(tài)膜厚度及成膜條件的影響動態(tài)膜的厚度不僅直接影響膜的有效過濾面積

直接過濾945.312.24933.14.3.3膜管表面電鏡圖膜管經(jīng)高嶺土涂膜后直接進(jìn)行電鏡掃描(SEM，SJM一6360VL)，得到圖4一1，用涂膜后的膜管處理污泥混合液3小時候再進(jìn)行電鏡掃描，得到圖4一l。圖4一l為過濾二級出水和污泥后的動態(tài)膜表面的SEM照片。從()a可以看到，過濾二級出水后，動態(tài)膜表面為一層較薄的污泥覆蓋，但仍可以看到高嶺土顆粒裸露在污染層之外，仍有小孔可以觀察到。而過濾污泥的照片看，污染情況明顯要比過濾二級出水嚴(yán)重，在表面幾乎已經(jīng)看不到有細(xì)微的孔。因此，在相同條件下，過濾污泥的通量要比過濾二級出水小得多。所以可以認(rèn)為，在過濾二級出水

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 孫宏梅;無機(jī)動態(tài)膜的制備及其在乳化油分離中的應(yīng)用[D];大連理工大學(xué);2011年

2 劉程華;混凝—動態(tài)膜組合工藝在污水處理中的應(yīng)用研究[D];山東大學(xué);2008年

3 王鋒鋒;預(yù)涂動態(tài)膜工藝在回用水處理中的適應(yīng)性研究[D];西安建筑科技大學(xué);2012年

本文編號：2794936