《基於主要膜污染物識別的超濾膜污染機制與控制研究》是依託哈爾濱工業大學，由田家宇擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於主要膜污染物識別的超濾膜污染機制與控制研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：田家宇
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
超濾技術作為一項綠色的水處理技術，無論是在地表水處理還是在污水廠二級出水深度處理中，都具有突出的優勢。然而，膜污染問題導致的膜性能下降，仍然是制約超濾技術套用與推廣的主要瓶頸之一。為更好地解決這一問題，本項目擬從識別超濾膜的主要污染物出發，明確其污染機制，進而制定有效的膜污染控制策略。針對江河水、湖庫水、污水廠二級出水等典型水源，採用液相/分子排阻色譜分離-線上有機碳檢測在線上技術和三維螢光激發-發射光譜等先進檢測技術，分析並判斷不同水源中造成超濾膜污染的主要可逆/不可逆污染物質；利用改進的Hermia模型和序列膜污染阻力模型，研究主要膜污染物質在超濾膜上的污染機理及污染的可逆性，探討水溶液化學條件、水中共存污染物組分對主要膜污染物污染行為的影響規律，明確主要膜污染物的污染機制；評價不同膜污染控制技術與主要膜污染物質的適配性，為有效解決超濾中的膜污染問題提出切實可行的膜污染控制策略。
結題摘要
超濾技術作為最先進的水處理技術之一，在水處理系統的升級改造中發揮著至關重要的作用。但該技術在實際工程中的高效套用受到膜污染的制約。為解決這一問題，本項目開展了超濾膜主要膜污染物的識別、污染機制與控制研究：（1）針對湖庫水、江河水、污水廠二級出水等典型水源，採用液相/分子排阻色譜分離-線上有機碳檢測在線上技術，對造成超濾膜總膜污染的主要污染物組分進行了分析與識別，發現無論對於何種水源在何種季節下取樣，檢測到的生物源大分子含量（biopolymer）與膜污染之間均存在顯著的正相關關係，並提出將水中biopolymer作為一項具有普適性意義的超濾膜總膜污染預測指標；（2）針對江河水、湖庫水等地表水源，採用三維螢光光譜-平行因子分析方法，對水中螢光特性物質進行解析，得出四種螢光組分，分別屬於微生物源腐殖質、色氨酸類蛋白質、陸源腐殖質、絡氨酸類蛋白質，其中色氨酸類蛋白質與不可逆膜污染的相關性最強，多元線性回歸結果表明腐殖質類物質對不可逆污染具有協同作用；（3）水中不同價態陽離子對超濾膜污染的影響規律研究結果顯示，Na+可以降低HA和BSA對超濾膜的污染，而Ca2+則顯著增加HA和BSA的膜污染阻力以及污染的不可逆性；當僅有Na+存在時，HA-BSA表現出一定程度的協同膜污染效應；但當Ca2+存在時，HA-BSA的複合污染則有所減弱；（4）在有機物與顆粒性物質的聯合膜污染效應研究中，發現對於微米顆粒而言，存在一臨界濃度範圍，在該範圍內其與有機物組分具有最顯著的協同污染作用；而納米顆粒與有機物組分的協同污染阻力顯著減小；（5）針對膜污染控制策略開展了研究，結果表明，單獨KMnO4氧化和FeCl3混凝均可在一定程度上減緩膜污染，兩者之間具有協同作用，當預氧化與低劑量FeCl3混凝聯用時，可進一步降低總膜污染阻力，而當與高劑量FeCl3混凝聯用時，則可進一步降低膜污染不可逆性；（6）針對北江水水質特點，提出了超濾與混凝沉澱單元在沉澱池中部進行短流程適配的方案，研究表明在不同混凝沉澱段位耦合時對水質的淨化作用基本相當；但耦合段位設定在沉澱池進水端時，超濾膜的污染非常嚴重，而設定在出水端則可明顯減緩膜污染；將耦合段位設定在沉澱池中部時膜污染速率雖略有升高但幅度不大，同時可以顯著減小水廠占地面積。本項目研究成果可為實際工程中膜污染的高效控制提供理論依據與技術支持。
