絮体特性对膜污染控制及通量恢复的影响规律研究

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混凝-膜过滤技术已经得到了广泛的应用,但膜污染问题严重影响了膜分离效果,限制了膜分离技术的进一步发展与应用。因此,本文针对混凝-膜过滤工艺中的膜污染问题展开本课题的研究。主要研究腐殖酸(HA)模拟水在混凝过程中形成的不同特性絮体对膜污染的影响及通量恢复的影响规律。  影响絮体特性的因素有很多,本文主要通过混凝剂种类、混凝剂浓度、混凝剂复配、复配比例、原水pH、浊度及絮凝阶段搅拌速度等形成不同粒径、分形维数和密实度的絮体,通过一体式膜过滤装置研究絮体特性对膜污染及通量恢复的影响。研究表明,聚铝(PAC)和FeCl3浓度为50mg/L时形成的絮体粒径较小,它们形成的滤饼层透水性较差,膜污染严重,膜通量恢复率低;随着各自混凝剂浓度增加,絮体粒径不断增大,形成的滤饼层透水性好,使得膜污染程度分别降低了约30%和35%,膜通量恢复率分别增加了10%和6%。比较PAC和FeCl3絮体对膜污染的影响,由于FeCl3絮体的密实度约是PAC絮体密实度的2倍,此时FeCl3絮体形成的滤饼层很致密,且滤饼层厚度为2.24μm,约是PAC絮体滤饼层厚度的10倍,导致它的透水性较差,不易清洗,因此使得FeCl3絮体对膜污染较严重,膜通量恢复率也较低。  FeCl3与PAC按不同体积比复配形成的絮体粒径较大且结构松散,形成的滤饼层有较好的透水性,与单独PAC和FeCl3絮体对膜的TMP的影响相比分别降低了20%和40%,有效的缓解了膜污染问题。复配比例因其所含FeCl3的含量不同而影响着絮体的密实度,从而使不同比例复配混凝剂形成的滤饼层厚度不同,FeCl3含量较高时的絮体滤饼层更加密实,膜污染相对较严重,膜通量回复率较低。此外还研究了原水pH、浊度和絮凝搅拌速度对絮体特性的影响及与膜污染之间的关系。结果发现,搅拌速度主要影响了絮体的粒径,浊度显著影响了絮体的密实度,从而对膜污染及通量恢复造成了显著的影响。因此,通过本实验证明了絮体粒径和密实度是影响膜污染及通量恢复的主要因素。
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