超濾技術(shù)是水處理領(lǐng)域中前景廣闊的綠色工藝,其具有高效穩(wěn)定去除顆粒物和微生物特點(diǎn),保證了飲用水的生物安全性。然而,超濾對(duì)溶解性有機(jī)物去除效能較低和運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的膜污染問(wèn)題是兩大瓶頸性難題。因此,采用吸附和氧化等預(yù)處理來(lái)提高有機(jī)物的去除效能和對(duì)膜污染進(jìn)行有效的控制。本論文采用粉末活性炭(Powdered activated carbon,PAC)吸附和臭氧預(yù)氧化單獨(dú)或聯(lián)合預(yù)處理,系統(tǒng)地研究了其對(duì)超濾工藝的影響。采用地表水作為超濾原水,考察了PAC粒徑對(duì)膜污染的影響。粒徑越小PAC對(duì)有機(jī)物的吸附效能越高(如腐殖酸,Humic acid,HA),因此粒徑越小PAC對(duì)膜污染的控制效果越顯著。PAC吸附后不去除PAC顆粒時(shí),會(huì)導(dǎo)致膜表面形成有機(jī)物和PAC的復(fù)合污染層,增加了過(guò)濾阻力。因此采用預(yù)過(guò)濾去除吸附后的PAC顆粒,會(huì)使得PAC吸附具有更好的控制污染效果。超濾地表天然水時(shí),增加鈣離子濃度會(huì)強(qiáng)化天然有機(jī)物(Natural organic matter,NOM)對(duì)膜表面的粘附作用,導(dǎo)致其產(chǎn)生更加嚴(yán)重的水力不可逆污染。采用天然地表水進(jìn)行的短期和長(zhǎng)期PAC吸附超濾實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),HA吸附污染造成的膜孔堵塞...

【文章頁(yè)數(shù)】：155 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 超濾技術(shù)在水處理中的應(yīng)用
        1.1.1 超濾在水處理中應(yīng)用
        1.1.2 超濾技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與局限性
    1.2 超濾膜膜污染機(jī)理研究進(jìn)展
        1.2.1 超濾膜污染物的鑒定與分類(lèi)
        1.2.2 超濾膜污染機(jī)理
    1.3 活性炭吸附緩解超濾膜污染
        1.3.1 活性炭膜工藝組合方式
        1.3.2 活性炭超濾組合工藝對(duì)有機(jī)物的去除
        1.3.3 活性炭對(duì)膜污染的影響
    1.4 臭氧緩解膜污染
        1.4.1 臭氧與有機(jī)物反應(yīng)
        1.4.2 臭氧對(duì)膜污染的緩解
    1.5 課題的意義與主要研究?jī)?nèi)容
        1.5.1 課題的來(lái)源和研究意義
        1.5.2 主要研究?jī)?nèi)容
第2章 試驗(yàn)材料與方法
    2.1 試驗(yàn)材料
        2.1.1 試驗(yàn)試劑
        2.1.2 試驗(yàn)用水
    2.2 試驗(yàn)裝置
        2.2.1 浸沒(méi)式中空纖維超濾膜系統(tǒng)
        2.2.2 平板超濾膜系統(tǒng)
    2.3 膜污染分析方法
        2.3.1 膜污染阻力評(píng)價(jià)方法
        2.3.2 表面自由能分析
        2.3.3 經(jīng)典膜孔堵塞濾餅過(guò)濾模型
    2.4 分析檢測(cè)方法
        2.4.1 常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)的檢測(cè)
        2.4.2 吸附劑顆粒粒徑分布的測(cè)定
        2.4.3 吸附劑孔隙結(jié)構(gòu)的測(cè)定
        2.4.4 Zeta電位與膠體粒徑的測(cè)定
        2.4.5 有機(jī)物分子量分布的測(cè)定
        2.4.6 掃描電子顯微鏡觀察
        2.4.7 三維熒光光譜分析
        2.4.8 多糖和蛋白檢測(cè)
        2.4.9 衰減全反射傅立葉紅外光譜掃描
        2.4.10 臭氧濃度和pCBA檢測(cè)
第3章 PAC吸附對(duì)超濾膜污染影響研究
    3.1 引言
    3.2 超濾膜污染影響因素
        3.2.1 活性炭粒徑對(duì)控制膜污染影響
        3.2.2 PAC吸附對(duì)HA引起膜污染的影響
        3.2.3 鈣離子濃度對(duì)膜污染影響
    3.3 PAC吸附預(yù)處理對(duì)NOM的去除
        3.3.1 溶解性有機(jī)物去除效能
        3.3.2 熒光有機(jī)物的去除
        3.3.3 對(duì)原水分子量分布的影響
    3.4 PAC吸附對(duì)膜污染的影響
        3.4.1 對(duì)短期膜污染的影響
        3.4.2 對(duì)長(zhǎng)期膜污染的影響
        3.4.3 對(duì)濃縮效應(yīng)產(chǎn)生膜污染控制
        3.4.4 對(duì)不可逆膜污染控制
    3.5 PAC吸附預(yù)處理緩解超濾膜污染機(jī)制
        3.5.1 初期腐殖酸疏水性吸附
        3.5.2 濃差極化作用
        3.5.3 蛋白質(zhì)主導(dǎo)的濾餅層形成
    3.6 本章小結(jié)
第4章 預(yù)氧化緩解超濾膜污染研究
    4.1 引言
    4.2 預(yù)氧化對(duì)有機(jī)物物化特性的影響
        4.2.1 預(yù)氧化對(duì)分子量分布的影響
        4.2.2 預(yù)氧化對(duì)超濾截留效率的影響
        4.2.3 預(yù)氧化對(duì)生物聚合物的去除
        4.2.4 預(yù)氧化對(duì)熒光特性的影響
    4.3 預(yù)氧化對(duì)超濾膜污染的影響
        4.3.1 預(yù)氧化對(duì)通量的影響
        4.3.2 預(yù)氧化對(duì)膜阻力的影響
    4.4 預(yù)氧化緩解膜污染機(jī)理模型分析
        4.4.1 預(yù)氧化緩解膜污染特征曲線(xiàn)
        4.4.2 預(yù)氧化對(duì)污染機(jī)制轉(zhuǎn)變的影響
        4.4.3 生物聚合物對(duì)污染機(jī)制轉(zhuǎn)變的影響
    4.5 預(yù)氧化緩解膜污染界面作用和機(jī)理分析
        4.5.1 表面自由能分析
        4.5.2 膜污染表征
        4.5.3 臭氧緩解膜污染機(jī)理分析
    4.6 本章小結(jié)
第5章 臭氧預(yù)氧化聯(lián)合PAC吸附緩解膜污染研究
    5.1 引言
    5.2 聯(lián)合預(yù)處理對(duì)有機(jī)物的去除
        5.2.1 對(duì)分子量分布的影響
        5.2.2 對(duì)超濾截留效率的影響
        5.2.3 對(duì)生物聚合物去除的影響
        5.2.4 對(duì)熒光特性的影響
    5.3 聯(lián)合預(yù)處理對(duì)超濾膜污染的影響
        5.3.1 對(duì)通量的影響
        5.3.2 對(duì)膜污染阻力的影響
    5.4 聯(lián)合預(yù)處理緩解膜污染機(jī)理分析
        5.4.1 膜污染緩解模型分析
        5.4.2 對(duì)羥基自由基暴露的影響
        5.4.3 表面自由能分析
        5.4.4 膜污染表征
        5.4.5 聯(lián)合預(yù)處理緩解膜污染機(jī)制
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀博士期間發(fā)表的論文及其他成果
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷



本文編號(hào)：3796232