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近年来,超滤膜技术在给水处理工艺应用中得到快速发展,逐步成为饮用水处理领域最有发展前途的处理技术和工艺。膜制造技术也随之不断的发展,其中PVC合金中空纤维超滤膜是当前应用较多的一种膜材料,为了使其能够更好的应用于工程实践,需要对该种膜污染产生过程进行深入的分析。
本文根据地表水水质变化情况配置多种不同水质原水来进行膜滤,测定膜通量衰减过程,分析原水水质变化对膜滤性能的影响。由于地表水中存在的物质主要可分为不溶解性颗粒物和溶解性有机物,本文在研究中采用高岭土和腐殖酸配置原水来模拟地表水,以便更好的控制水质变化,其中高岭土含量以浊度来衡量,腐殖酸含量以UV254来衡量。通过配置只存在浊度的原水进行膜滤,测定膜通量衰减受浊度变化的影响;通过配置浊度与有机物同时存在的原水进行膜滤,测定膜通量衰减受浊度变化的影响;通过配置只存在有机物的原水进行膜滤,测定膜通量衰减受有机物变化的影响;通过配置有机物与浊度同时存在的原水,测定膜通量衰减受有机物变化的影响。经过多次试验并对结果深入的分析,得出了以下结论:
有机物不存在时,原水中浊度的增加会在一定程度上降低膜通量,造成膜滤性能的下降,但该影响作用效果不是很明显,在浊度变化较小的情况下,其对膜滤性能的影响可以不予考虑。
当原水中不存在有机物时,浊度会对超滤膜造成一定程度的污染,但污染程度较低,大部分的膜通量能够通过曝气进行恢复,曝气后膜通量的平均回复率在98%以上。
当原水不存在有机物时,超滤膜表面滤饼层的形成过程分为三个阶段:第一阶段为滤膜表面对悬浮物质的快速吸附期;第二阶段为滤饼层的稳定增长期;第三阶段为滤饼层的压实期。
当原水中存在有机物时,原水中浊度的增加能够在一定程度上改善膜滤效果,延缓膜通量的衰减。但该种作用只有在浊度变化较大时才会有明显效果。
原水通过混凝能够提高浊度,增加悬浮颗粒物的粒径,能够明显提升超滤对有机物的去除率,能够有效的缓解有机物对超滤膜的污染。
原水在只有有机物存在的条件下进行超滤,当原水的UV254为0.065cm-1时,膜滤去除率为13.85~20.00%;当原水的UV254为0.12cm-1时,膜滤去除率为11.67~15.00%;当原水的UV254=0.20cm-1时,膜滤去除率为6.50~8.50%,说明超滤膜对有机物的去除率都不是很高。
有机物所产生的膜阻力初始阶段增长速率较快,而经过一段时间后膜阻力几乎不发生变化,但膜滤出水有机物的含量却有增加的趋势。说明超滤膜去除有机物并不是依靠物理筛分作用,并且只在过滤初始时段有去除效果。超滤膜对有机物的去除主要依靠膜孔及表面的吸附作用,并且两者的结合较为紧密,很难用反洗和曝气予以去除。
在相同浊度的情况下,有机物含量的变化对膜通量有较大影响。随着UV254浓度的增加,膜通量下降的速率就越快,且曝气后膜通量的恢复能力也有所下降。