低浓度氯水反冲洗控制超滤膜污染的效能及其对膜老化的影响

发布时间：2020-08-13 11:27

【摘要】：为了满足农村供水的特点要求,开发了四套基于超滤的短流程水处理设备,并利用中试装置进行研究。考虑到在农村超滤系统运行会存在维护清洗不方便,运行控制难度高的特点,需要改进反洗工艺。氯水反冲洗具有自动化程度高、药剂易采购、延长维护化学清洗周期的特点,因此尝试采用投加低浓度氯水强化超滤反冲洗效能。首先,利用四套超滤膜实验装置结合实际水源水开展中试研究,分析投加次氯酸钠强化反洗对于膜运行状况的影响。发现次氯酸钠可以有效抑制跨膜压差的增长,延长维护洗周期的结论;而无论是否投加氯化钠,对膜污染的控制来讲,在此中试设备上无法表现出明显区别。通过测定UV254和三维荧光可以看出和浸没膜池对芳香结构的蛋白质去除效果比较明显,而由于内压膜的孔径(0.01μm)低于其他四根膜柱(0.02μm),故其对于高锰酸钾指数和浊度的去除率相对较高。通过定期对超滤膜出水中细菌总数和总大肠菌群数进行检测,可以看出超滤膜几乎可以全部去除病原微生物。针对加氯强化反冲洗对超滤膜不可逆污染的控制效能和去除效能做出探究,发现次氯酸钠针对腐殖酸配水造成的不可逆污染具有良好的控制作用甚至去除作用。针对单一污染物,次氯酸钠对于腐殖酸类有机物造成的超滤膜不可逆污染具有良好的控制和去除作用,然而对于蛋白质和多糖类有机物的控制去除并没有特别明显的效果。超滤膜老化研究表明:暴露在次氯酸钠溶液环境下的超滤膜性能和膜结构会受老化影响。中空纤维膜结构受到破坏,膜的完整性受到影响,进而寿命大幅度降低,膜的更换周期变短,运行成本增加。同时考虑到膜丝结构破坏会对超滤膜的微生物的去除效果造成影响,对超滤装置的生物安全性构成威胁。因此本文拿出一个章节针对次氯酸钠对超滤膜老化的影响做出探究。分析次氯酸钠对膜丝过滤性能、截留性能以及物化性质的影响,并利用CT值理论尝试寻找超滤膜在次氯酸钠环境下暴露的极限强度和折点。最终发现,暴露在次氯酸钠溶液中的膜丝,其跨膜压差的降低与CT值在前中期呈现正比例关系。但在暴露在高CT值环境下,压差会最终呈现出升高趋势。推测是因为高浓度或者长时间浸泡的次氯酸钠是中空纤维膜丝表面发生了扭曲变形。加氯强化反洗具有包括:方便实现自动化操作;提高超滤膜整体的产水性能;控制超滤膜的污染,延长化洗清洗周期;所需药剂次氯酸钠容易采购且使用危险性低,利于非专业人士操作;化学清洗废液浓度较高不易处理在内的各种优势。虽然次氯酸钠对膜丝产生老化影响,但通过对其浓度和浸泡时间的控制,还是可以将其控制在一定的范围之内。综上,建议将这三套中试装置结合加氯强化反洗工艺在农村地区进行生产性试验研究,为进一步推广应用提供技术支撑。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ051.893;TU991.2
【图文】：

哈尔滨工业大学硕士学位论文谱分析知道，化学药剂对膜官能团的改变揭示了化学清洗使聚合物老化的骤：开始移除表面的改性物质，之后膜的亲水性得到增强[49]。(2)次氯酸钠对 PS/PES 膜的影响相关报告表明，PS 和 PES 膜在经过次氯酸钠处理后，超滤膜孔径会变大并性能降低，同时膜的官能团和亲水性也会发生相应变化。PES 膜经过次氯酸后，采用 XPS 分析显示其碳和硫含量的增加，同时氧的含量快速降低。而 PE的硫和碳的浓度的升高说明了磺酸基的 PH-S 键发生减少，如图 1-1 所示。过程中，苯基亚硫酸盐 PHSO2分解为 PHSO2-，之后成为 PHSO3-。已经发膜暴露在高浓度次氯酸钠溶液中可以改变膜的机械性能，如其伸长率和断强力[50]。通过实验中观察到的 PS 膜的形态变化反映出机械性能的变化。

哈尔滨工业大学硕士学位论文论以后，第四章内容针对加氯强化反冲洗对超滤膜不可逆污染的控制效能做出探究，发现次氯酸钠针对腐殖酸配水造成的不可逆污染具有良好的控制去除作用。然而次氯酸钠作为强氧化剂不可避免的会对超滤膜造成损害。研究表明，暴露在次氯酸钠溶液环境下的超滤膜性能和膜结构会受老化影响。中空纤维膜结构受到破坏，膜的完整性受到影响，进而寿命大幅度降低，膜的更换周期变短，运行成本增加。同时考虑到膜丝结构破坏会对超滤膜的微生物的去除效果造成影响，对超滤装置的生物安全性构成威胁。因此本文拿出一个章节针对次氯酸钠对超滤膜老化的影响做出探究。分析次氯酸钠对膜丝过滤性能、截留性能以及物化性质的影响，并利用 CT 值理论尝试寻找超滤膜在次氯酸钠环境下暴露的极限强度和折点。1.7 技术路线实验技术路线见图 2-2-

图 2-1 小试试验装置膜中试设备滤膜采用海南某公司生产的内压式 LH3-1060-V 型 P LW2-0960-F 型 PVDF 复合超滤膜柱组件，内压膜膜有效膜面积 40L/(m2..h)，为了防止大型颗粒杂质设备产水量的稳定，在柱式超滤膜的进口处安装了 会受到颗粒物的冲击和损伤。滤膜的操作方式如下：水泵持续工作，由流量控制阀恒量向膜柱进水定的过滤周期达到之后，同时开启电动阀和计量泵井水位差作用下，反洗废水经水封排水井排走，同时管对滤膜进行药洗，并提高反洗效果，当反洗进行到

【参考文献】

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本文编号：2791942