臭氧预处理对污水二级出水超滤过程中的膜污染层形成控制研究

发布时间：2023-04-28 19:48

　　超滤膜技术是近30年来在水处理和污水处理回用领域中发展起来的一项重要工艺。然而，膜污染问题在很大程度上限制了膜技术的推广使用。本论文以水污染控制重点实验室中试反应器二级出水作为研究对象，考察了二级出水有机物（Effluent Organic Matter，EfOM）的超滤性能及其膜污染机制，在此基础上，分别从EfOM在二级出水中的分布形态、溶液环境条件、EfOM的亲疏水性以及膜材料性质等四个方面研究了臭氧（Ozone，O3）预处理对二级出水再生超滤过程中膜污染的缓解效果和作用机制。采用扫描电镜（Scanning Electron Microscope,SEM）、衰减全发射傅立叶红外光谱仪（Attenuated Total Reflection FourierTransform Infrared Spectroscopy, ATR-FTIR）、接触角测定仪对超滤膜表面污染前后的形貌特点进行了分析测定。研究内容如下： 对EfOM的超滤性能进行了研究：100kDa超滤膜对EfOM的DOC去除率为17%，随着超滤膜截留分子量（Molecular Weight Cutoff，MWCO）的不断减小...

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 膜分离技术
        1.1.2 膜材料的分类
        1.1.3 水处理领域膜技术
        1.1.4 膜污染定义及分类
        1.1.5 水处理中超滤膜污染
    1.2 研究进展
        1.2.1 EfOM 产生的膜堵塞机理
        1.2.2 溶液环境条件(Ca²⁺和 NaCl)对超滤膜污染的影响
        1.2.3 EfOM 亲疏水性对超滤膜污染的影响
        1.2.4 膜材料性质对超滤膜污染的影响
        1.2.5 传统预处理工艺对超滤膜污染的影响
        1.2.6 臭氧预处理工艺对超滤膜污染的影响
    1.3 研究内容、意义和技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究意义
        1.3.3 研究技术路线
第2章 实验材料与方法设计
    2.1 实验材料
        2.1.1 二级出水
        2.1.2 膜材料
    2.2 实验装置与方法
        2.2.1 臭氧氧化装置及过程
        2.2.2 超滤装置及过程
    2.3 实验分析方法及测试仪器
        2.3.1 溶解性有机碳(DOC)的测定
        2.3.2 紫外吸收值(UV254)
        2.3.3 三维荧光光谱(EEM)分析
        2.3.4 扫描电镜(SEM)分析
        2.3.5 衰减全发射傅立叶红外光谱仪(ATR-FTIR)
        2.3.6 接触角测定仪(Drop Shape Analyzer)
        2.3.7 凝胶色谱法(GPC)
第3章 二级出水有机物(EfOM)的超滤性能和膜污染机制研究
    3.1 引言
    3.2 实验装置与方法
        3.2.1 EfOM 和 NOM 中的腐殖酸分离
        3.2.2 超滤装置与过程
        3.2.3 水质分析方法
    3.3 结果分析与讨论
        3.3.1 超滤膜截留分子量对 EfOM 截留效果的影响
        3.3.2 经超滤膜截留后 EfOM 分子量分布(MWD)的变化
        3.3.3 经超滤膜截留后 EfOM 荧光特性的变化
        3.3.4 EfOM 在超滤过程中的膜污染机制
    3.4 本章小结
第4章 EfOM 分布形态对臭氧氧化缓解超滤膜污染效能的影响
    4.1 引言
    4.2 实验装置与方法
        4.2.1 EfOM 三种分布形态的划分方法及过程
        4.2.2 臭氧氧化装置及过程
        4.2.3 超滤装置及过程
        4.2.4 分析方法
    4.3 结果分析与讨论
        4.3.1 不同 EfOM 分布形态在超滤过程中产生的膜污染
        4.3.2 臭氧氧化后三种分布形态 EfOM 的 DOC 和 UV254的变化
        4.3.3 臭氧预氧化对颗粒态 EfOM 产生的膜污染的缓解作用
        4.3.4 臭氧预氧化对胶态 EfOM 产生的膜污染的缓解作用
        4.3.5 臭氧预氧化对溶解态 EfOM 产生的膜污染的缓解作用
        4.3.6 膜表面污染物分析
    4.4 本章小结
第5章 溶液环境条件对臭氧氧化缓解超滤膜污染效能的影响
    5.1 引言
    5.2 实验装置与方法
        5.2.1 臭氧氧化装置及过程
        5.2.2 超滤装置及过程
        5.2.3 CaCl2和 NaCl 的添加过程
        5.2.4 分析方法
    5.3 结果分析与讨论
        5.3.1 Ca²⁺对臭氧氧化缓解颗粒态 EfOM 产生的膜污染的影响
        5.3.2 Ca²⁺对臭氧氧化缓解胶态 EfOM 产生的膜污染的影响
        5.3.3 Ca²⁺对臭氧氧化缓解溶解态 EfOM 产生的膜污染的影响
        5.3.4 离子强度(以 NaCl 计)对臭氧氧化缓解膜污染的影响
        5.3.5 膜表面污染层观测
    5.4 本章小结
第6章 EfOM 亲/疏水性对臭氧氧化缓解超滤膜污染效能的影响
    6.1 引言
    6.2 实验装置与方法
        6.2.1 EfOM 的亲/疏水性分离
        6.2.2 臭氧氧化装置及过程
        6.2.3 超滤装置及过程
        6.2.4 分析方法
    6.3 结果分析与讨论
        6.3.1 亲/疏水性 EfOM 在超滤过程中产生的膜污染
        6.3.2 臭氧预氧化对亲/疏水性 EfOM 产生的膜污染的影响
        6.3.3 臭氧预氧化对亲/疏水性 EfOM 产生的膜污染可逆性的影响
        6.3.4 Ca²⁺和 NaCl 对亲水性 EfOM 产生的膜污染的影响
        6.3.5 Ca²⁺和 NaCl 对疏水性 EfOM 产生的膜污染的影响
        6.3.6 膜表面污染层观测
    6.4 本章小结
第7章 膜材料性质对臭氧氧化缓解超滤膜污染效能的影响
    7.1 引言
    7.2 实验装置与方法
        7.2.1 臭氧氧化装置及过程
        7.2.2 超滤装置及过程
        7.2.3 分析方法
    7.3 结果分析与讨论
        7.3.1 膜材料亲/疏水性对超滤处理二级出水膜污染的影响
        7.3.2 膜截留分子量对超滤处理二级出水膜污染的影响
        7.3.3 膜截留分子量对臭氧氧化缓解膜污染的影响
        7.3.4 膜表面污染层观测
    7.4 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢



本文编号：3804359