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随着新的饮用水标准的实施及人们对饮用水水质要求的不断提高,常规处理工艺已无法满足新形式下安全饮用水供给的需要。本论文以PVDF微滤膜和压力响应膜作为制作膜组件的原料,采用混凝-膜过滤工艺进行饮用水处理研究,对其出水中有机物的分子量分布、膜污染形式、压力响应膜的特性等进行探讨,为该工艺应用于饮用水处理提供可靠的理论依据。
首先,通过对原水和混凝上清液的分子量筛分,探讨混凝缓解膜污染的机理。实验证明,混凝预处理之所以能有效防止膜过滤过程中的污染问题,是因为混凝能去除主要导致膜污染的大分子量有机物,这些大分子量有机物主要集中在>30K道尔顿分子量的有机物。
其次,本文对比了不同的混凝预处理方式对膜通量的影响。发现膜直接过滤混凝液改善膜污染的效果要好于过滤上清液。并且,膜过滤混凝液对COD的去除要好于膜过滤上清液,尤其是对分子量100K~30K、10K~1K的有机物去除的更为显著。但是,膜过滤混凝液对UV254的去除要差于膜过滤上清液。
再次,论文创新性的比较混凝-膜过滤工艺的前、后段出水中有机物的分子量分布。实验表明,连续膜过滤可以使膜表面形成一层泥饼层,使膜过滤对有机物的去除率从10%提高到20%左右;这层泥饼层对COD的去除主要集中在>10K道尔顿分子量的有机物,而对UV254的去除则集中在100K~1K道尔顿分子量的有机物。但是,虽然泥饼层有助于提高出水水质,但也加重了膜的污染程度,使膜通量下降,不易清洗。
最后,针对影响膜工艺有效运行的膜污染问题,本文首次引入一种新型膜-压力响应膜,通过其在清水中的弹性测试实验以及混凝-膜过滤实验,确定了压力响应膜在一定流量下膜阻力的变化情况以及反洗后恢复形变所需时间等一些基本性能,为后续的深入研究奠定了基础。