《混凝-超濾組合工藝凝聚體特性對膜污染的影響研究》是依託北京交通大學，由王錦擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：混凝-超濾組合工藝凝聚體特性對膜污染的影響研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王錦
- 依託單位：北京交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著國民經濟發展和城市化進程加快，常規水處理工藝(混凝-沉澱-過濾-消毒)難以應對嚴峻的水源污染和愈加嚴格的城市供水和飲用水水質標準。與常規工藝相比，混凝-超濾組合工藝能夠有效去除水中濁度和病原微生物，並且大大提高水中天然有機物的去除率，滿足甚至超過更加嚴格的水質標準。但是，不適宜的混凝、超濾條件會引起嚴重的膜污染問題，影響該工藝長期穩定運行。本課題混凝-超濾組合工藝凝聚體特性對膜污染的影響研究，通過合理套用現代結構表征技術對混凝凝聚體大小、分形、孔隙率、電位、粘度等進行測定，分析在不同混凝和超濾運行條件下，凝聚體特性與性能變化規律。採用原子力顯微鏡，分析微觀濾餅層聚集結構及其與膜表面的作用力。首次將嚴格擴散過濾理論發展套用於混凝-超濾工藝，在大量實驗基礎上，建立並驗證濾餅層增長、壓縮性與超濾膜滲透性的理論模型，揭示膜污染機理，為最佳化混凝-超濾組合工藝適宜的混凝、超濾運行條件打下堅實基礎。
結題摘要
本課題在不同預混凝條件及超濾條件下，對混凝凝聚體特性變化規律及其與超濾膜作用機理進行了深入研究。不同混凝劑投藥量和pH條件下，所形成凝聚體的電性、顆粒大小、分形結構等不同特徵，對膜過濾性能及水中天然有機物腐植酸去除率有重要影響。通過系統試驗研究，最佳化了混凝-超濾膜過濾組合工藝的預混凝、超濾運行條件。電性中和混凝機理下，等電點時凝聚體顆粒體積大而密實，投藥量過高或過低由於電性斥力作用顆粒體積小且結構疏鬆；卷掃混凝條件下，投藥量過低混凝不足形成的小顆粒造成膜孔堵塞，投藥量過大金屬水解氫氧化物成為直接污染負荷加重了膜污染。預混凝-超濾過濾組合工藝中，凝聚體的顆粒尺寸越大，分形維數越高，形成濾餅層孔隙率大且不易被壓縮，膜污染減輕，過濾阻力低。預混凝凝聚體顆粒尺寸與膜孔徑在相同數量級時，有機物的去除率較低，並且對膜污染的影響極其嚴重；預混凝凝聚體顆粒尺寸比膜孔徑高103數量級以上時，對膜污染的緩解更為有效。通過濾餅層表面掃描電鏡照片可視化的分析了濾餅層結構對膜污染的影響，以及不同濾餅層結構形成的條件。通過污染增量模型的建立、求解和驗證，從微觀角度動態分析了混凝-超濾膜工藝表面濾餅層的形成過程，得到濾餅層比阻隨過濾時間、操作壓力、預混凝條件（混凝劑投藥量、pH）的變化規律，對該工藝膜污染濾餅層的壓縮性質進行了進一步分析，深入探討了膜污染機理。
