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水环境污染、水资源短缺已成为制约我国社会经济发展的瓶颈问题,迫切需要开发高效、低耗的废水再生回用技术。膜分离技术以其高效、低耗、出水水质好等优势已成为废水再生回用领域研究及应用的热点。当前大量应用的有机膜存在使用寿命短、易受酸碱腐蚀等问题,而无机陶瓷膜以其化学稳定性好、机械强度大等特点,近年来在环保、化工和生物工程等领域表现出其他产品无法替代的优势。本课题针对平板陶瓷膜使用过程中存在的膜污染机理不明晰、膜清洗效率低、膜使用寿命不明确等问题,在结合陶瓷膜自身水处理特性研究的基础上,开发平板陶瓷膜运行优化控制和高效清洗关键技术,初步建立平板陶瓷膜使用寿命预测模型,提出平板陶瓷膜老化控制策略。最终形成陶瓷膜运行优化控制及高效清洗关键技术体系,有效解析陶瓷膜膜污染机理,实现陶瓷膜运行控制优化及使用寿命延长,进而为陶瓷膜技术在废水再生回用领域的广泛应用提供技术支撑。平板陶瓷膜自身水处理特性研究表明,本试验条件下,平板陶瓷膜清水通量与膜压成正相关性,压力为22KPa时,清水通量可达736L/（m2·h）,采用平板陶瓷膜处理市政二级出水临界通量为81L/（m2·h）;降低初始通量、采用间歇运行方式、曝气均可起到控制膜通量衰减的作用。以初始膜通量（即蠕动泵转速）、间歇时间、过滤时间、水力反冲时间作为关键控制因子,设计了四因素三水平正交试验。试验结果表明,四因素对陶瓷膜平均产水量的影响显著性依次为:初始膜通量（即蠕动泵转速）>间歇时间>过滤时间>水力反冲时间;确定最优运行控制工况为初始膜通量200 L/（m2·h）,过滤时间10min,间歇时间2min,水力反冲时间30s时,此时陶瓷膜最大平均产水量为43L/（m2·h）。对比分析了原水和膜污染层EDS及红外谱图,表明造成膜污染的主要污染物为脂肪族和酰胺类,无机金属离子也是造成膜污染的重要物质;依据达西定律开展了膜污染阻力分析,表明凝胶层阻力是构成膜阻力的最主要因素,约占总阻力的66%。开展平板陶瓷膜高效清洗技术研究,试验考察了OP-10、SDBS、HCl、NaClO、EDTA-Na2、NaOH六种化学清洗剂的单一药剂一步清洗和不同药剂复配清洗效果,试验结果表明,复配清洗效果优于单一药剂一步清洗效果,结合对清洗后平板陶瓷膜稳定运行周期的考察,确定化学清洗最优方案为:EDTA-Na2+OP-10,其中EDTA-Na2浓度10mmol/L,OP-10浓度为4CMC,清洗时间为2h;采用原子力显微镜、SEM-EDS、接触角分析分别对膜表面进行了表征,测试结果表明,经最优化学清洗后的陶瓷膜,其膜面形态、膜孔径、膜面元素组成及膜面亲水性基本可恢复至新膜水平。试验考察了平板陶瓷膜处理市政二级出水的长期运行效能,试验结果表明,平板陶瓷膜对市政二级出水中浊度和色度有很好的去除效果,出水浊度保持在0.5NTU以下,色度保持在0.03A以下;对原水中CODcr的平均去除率维持在40%左右;对原水中UV254、氨氮和总磷的平均去除率较低约为15%左右。基于平板陶瓷膜累计运行时间与清水通量恢复率之间的关系,建立了平板陶瓷膜使用寿命预测经验模型:Y=-0.0025x+117.05,其中Y为平板陶瓷膜累计运行时间,x为清水通量恢复率。基于膜污染、膜清洗与膜老化之间的相关关系,提出本试验条件下平板陶瓷膜老化控制策略为:以初始膜通量200L/（m2·h）、过滤时间10min,间歇时间2min,水力反冲时间30s实现陶瓷膜运行优化控制;以物理清洗、反冲洗、EDTA-Na2（10mmol/L）+OP-10（4CMC）复配化学清洗相结合实现陶瓷膜高效清洗。