超滤技术处理太湖水源水及应对突发性苯胺污染中试研究

发布时间：2018-04-25 10:54

本文选题：超滤 + 太湖　；参考：《苏州科技学院》2015年硕士论文

【摘要】：根据2007年实施的饮用水水质标准,自来水的出水水质要求进一步提高,在全国突发性水质污染事件频发的形势下太湖作为重要的饮用水水源地,研究新型的水处理工艺保障人们对饮用水安全性的要求愈发紧迫。超滤技术作为第三代净水技术的核心在饮用水处理领域的前景广阔,然而超滤技术处理太湖水源水的相应研究较少,在超滤运行过程中膜污染问题严重阻碍着超滤技术向市场的推进。同时,超滤在运行过程中运行通量往往根据工作人员的经验进行确定,缺乏科学的理论指导,这就会造成水厂产水量低或膜污染过快等问题。近年来突发性水污染事故频发,特别是苯胺类物质的泄漏(如山西长治苯胺泄露事故)严重威胁到居民的饮用水安全。本文为探索超滤技术处理太湖水源水应用的可行性,以跨膜压差(TMP)、高锰酸盐指数、DOC、UV_(254)、分子量分布、苯胺等为主要指标,针对超滤系统的运行通量选择、膜污染因素、处理太湖水源水的效果进行分析,探索超滤系统的出水特点。并研究了超滤组合工艺(粉末活性炭(PAC)—高锰酸钾(KMnO_4)—超滤)对苯胺的去除效果,确定该工艺应对突发性苯胺污染的可行性。主要结论如下:为确定超滤膜运行通量首先进行了临界通量的测量,结果表明:在当前试验条件下,该装置的临界通量在27～30 l/m~2·h之间。然后又通过分析试验期间不同运行通量下跨膜压差(TMP)的增长情况,确定了可持续通量为54 l/m~2·h。最后,通过对比临界通量和可持续通量下的TMP的变化情况、出水水质的稳定性以及极端进水条件下超滤装置的运行状况,在以太湖为水源水的条件下,超滤装置的运行通量定为54 l/m~2·h。膜污染分析表明:原水水质、进水温度和超滤系统的运行通量都会不同程度的影响膜污染的发生。随着原水浊度、有机物浓度的上升和进水温度的下降,超滤系统的运行压力会有所上升,在一个反洗周期内其跨膜压差(TMP)增长幅度也会相对增大,但经过反冲洗后其运行压力基本可以恢复到过滤前水平;当运行通量升高到81 l/m~2·h时运行压力会迅速升高,反冲洗后也难以恢复到过滤前水平,以该通量继续运行,运行压力达到警戒值导致系统停机。太湖水源水的TOC响应值的分子量分布中以小分子物质为主要组成部分,但该部分的UV响应较弱,而大分子物质的得TOC响应值较低,紫外吸收强烈。超滤出水的分子量分布与太湖水源水相近,仅在TOC响应值的分子量分布中分子量为900～1100或大于10000时响应值有所差别。超滤系统出水的浊度稳定在0.1NTU左右,出水中的高锰酸盐指数稳定在2mg/l～3mg/l之间,DOC浓度稳定在3mg/l～4mg/l之间;超滤对氨氮和UV_(254)的去除效果不明显。与水厂现运行工艺相比,超滤的出水水质与砂滤出水相当,但砂滤对氨氮有较好去除效果,出水中氨氮浓度小于0.02mg/l。超滤系统在对原水中污染物的去除过程中,UV的响应值去除效果较差,与系统进出水水质指标中UV_(254)的变化基本吻合;原水中的污染物主要由中小分子有机物组成,相对于水厂的深度处理出水,超滤对中小分子的TOC响应值去除效果非常不理想,去除率分别为0.81%和9.57%。特别是对中小分子中的紫外吸收能力强的有机物去除效率相对较低(炭滤:69.92%、88.47%,超滤:19.28%、60.87%),超滤出水的TOC浓度仅能达到砂滤的出水水平。在应对苯胺突发性污染事件评价中,首先通过小试确定PAC与KMnO_4的投加量。试验结果显示,在原水苯胺超标5倍的情况下先投加PAC60mg/l,吸附15min后投加KMnO_42.4mg/l可将苯胺控制在标准要求以下。其次进行PAC与KMnO_4联用后超滤优化其投加量,结果表明在PAC投加浓度减少5mg/l的条件下超滤出水中苯胺的浓度可控制在标准以下。然后通过分析超滤组合工艺、直接超滤及水厂现运行的臭氧活性炭工艺的出水,组合工艺的出水浊度优于臭氧活性炭工艺出水,其余指标差距较小,可满足饮用水安全性要求。论文进行了运行通量、膜污染因素及超滤技术对太湖水源水的处理效果的研究,为超滤装置的稳定运行提供了科学可靠的运行参数、合理的缓解膜污染措施,并阐明了超滤对太湖水源水的处理效果、特点。同时展开了针对苯胺的突发性水污染应急预案研究,开发了PAC吸附与KMnO_4氧化联用—超滤组合工艺控制苯胺浓度的方法。论文的研究成果可以作为自来水厂将来使用超滤技术处理太湖水源水的技术储备。
[Abstract]:Based on the water quality standard of drinking water implemented in 2007 , the water quality requirement of tap water is further improved . In order to ensure the safety of drinking water , it is urgent to study the effect of ultra - filtration technology on the safety of drinking water . The results show that the removal efficiency of the ultrafiltered effluent is less than 0.02mg / l . The results show that the removal efficiency of the ultrafiltered effluent is less than 0.02mg / l . The results show that the removal efficiency of the effluent from the ultrafiltration system is less than 0.02mg / l .

【学位授予单位】：苏州科技学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU991.2

【参考文献】