导电超滤膜制备及其深度处理二级出水抗污染效能研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yanfeng_wang
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
水资源短缺问题日益严峻的今天,许多国家和地区都已开始将二级出水深度处理后再生回用作为工业用水、灌溉用水、补充水源以及直接或间接饮用水。多种深度处理工艺中,膜处理工艺具有占地面积小、易于自控、持续运行维护成本低的优势,而超滤膜对胶体、溶解性有机物、致病性病原微生物和抗生素抗性基因的去除效果恰好能够满足再生回用的需求。但由于其机械截留作用引起的膜污染会降低超滤膜的处理效率并影响使用寿命,常需要对进水预处理或增设膜清洗工艺,增大了水处理成本。导电膜在保留选择透过性的同时通过电场作用缓解膜污染,能够简化工艺流程,已成为膜法水处理的热门研究方向,但其目前研究更多集中于新型材料研发或高盐高浓度特征污染物废水处理,对净水或二级出水的处理研究较少。课题首先制备了一种稳定高效的导电超滤膜作为研究基础,根据其微观形貌、抗污染性能、渗透性能以及电化学性能等综合分析,结果表明碳纳米管添加量为0.5%时导电超滤膜的截留能力和渗透性能都得到充分的提升,在电场中有明显的氧化还原反应出现。二级出水中的出水有机物(Ef OM)主要有腐殖质、多糖以及蛋白质类物质,这三类物质也是引起膜污染的主要组分。选定导电超滤膜后分别探究其在腐殖酸(HA)、牛血清蛋白(BSA)和海藻酸钠(SA)三种模型污染物环境中以间歇通电周期运行模式工作的可行性。为确定电场强度和周期时长对导电超滤膜抗污染性能的影响,依次通过截留性能、渗透性能以及膜污染可逆性进行评价,并利用水质分析和膜污染模型拟合加以分析。结果表明导电超滤膜在HA环境中以-5V电压、5min周期时长间歇通电时导电超滤膜的清洗后通量恢复率(FRR)达到99.6%,BSA环境中以-3V电压、10min周期时长间歇通电时FRR达到75.1%,SA环境中以-5V电压、15min周期时长间歇通电时FRR达到94.7%。三种污染物引起膜污染的原因不同,但间歇通电后均有良好的污染缓解效果。进一步将导电膜间歇通电的形式运用于实际二级出水深度处理中。-10V电压、30min周期时导电超滤膜FRR达到未通电对照组的1.76倍,周期间膜通量存在明显回升,膜的总污染中不可逆污染占比随电压增大而下降,膜污染模型拟合结果表明通电可以加快膜污染从标准阻塞(SBM)形式向滤饼层污染(CFM)形式转化的速度,减少膜孔窄化对通量的影响。截留水质分析表明通电过程中-10V电压下产生大量活性氯对Ef OM中的荧光组分进行催化降解。对膜通电前后的表征显示-10V通电后膜表面滤饼层被破坏,膜上附着的细菌发生皱缩破裂,有机物含量减少。电场作用下膜与污染物之间的极性力减弱,但静电斥力增强,膜的ΔGTOT随之下降。综上所述,碳纳米管共混改性导电超滤膜可以通过间歇通电的方式有效缓解膜在二级出水深度处理环节中的膜污染,还可以减少膜制备成本和通电过程中的电能消耗,为导电膜的实际应用提供了参考。
其他文献
污泥脱水是污泥预处理中常见的环节,但是当中存在的胞外聚合物(EPS)阻碍了对于其水分的去除。过硫酸盐高级氧化方法可以有效地氧化污泥,改善污泥的结构和性质,降解其中的EPS,是一种富有前景的污泥脱水预处理手段。α-Mn2O3已被证实是催化活化性能较好的一种锰氧化物。因此本课题针对污泥脱水中EPS处理的困难性,优化比选并系统研究了α-Mn2O3/PMS催化氧化体系对于污泥胞外聚合物(EPS)降解效果和
学位
<正>非洲猪瘟是当前影响养猪业发展的一个重要动物疫病,自2018年8月非洲猪瘟传入我国以来,冲击着全国大部分省份的多数猪场,给养猪业带来了较大的经济损失。2020年8月农业农村部办公厅印发了关于《非洲猪瘟常态化防控技术指南(试行版)》的通知,非洲猪瘟进入常态化防控阶段。
期刊
暗发酵制氢和微藻生物柴油是低成本生产清洁能源的技术,其中暗发酵制氢产生小分子有机酸或醇形成产物反馈抑制,限制氢气产量。小分子有机酸或醇直接排放到环境会造成二次污染,微藻可以利用暗发酵产生的代谢产物,用以生产油脂作为生物柴油的原料。提取油脂后的藻渣富含氮磷资源,又可以进一步作为暗发酵的营养物质用于高温产氢。因此本研究针对上述问题,构建了基于营养物质梯级利用的暗发酵制氢-微藻产油脂体系。研究结果如下:
学位
近年来,人们越来越关注饮用水水质安全问题。自来水在通过给水管网向用户输送时,会发生不同程度的物理、化学、生物反应,导致水质恶化。其中,由铁、锰浓度超标引起的“红水”、“黄水”、“黑水”问题引发大众关注,但目前大多数人关注管垢与水反应使铁、锰浓度增加的现象,而忽略了市政消火栓对管网水质的影响。事实上,市政消火栓很容易出现栓未关紧、因控制阀损坏而无法关紧等问题导致栓中存水,而目前我国各地的市政消火栓维
学位
活性炭滤池是一种常见的深度处理工艺单元,其吸附容量有限和相转移后污染物未得到有效去除是活性炭滤池应用的限制因素,主流工艺采用臭氧接触池与生物活性炭滤池联用,但在寒冷地区微生物无法大量繁殖,活性炭再生和更换成本昂贵,若将二者耦合为高级氧化工艺,可以有效再生活性炭。吸附与再生两个步骤的间歇式原位再生工艺,既可以节能降耗、减少电能和臭氧的消耗,也可以避免溴酸盐的生成,这与双碳的大背景相应。本研究购置了8
学位
含盐废水会使水环境恶化,导致土地盐碱化,危害生态环境,阻碍经济发展,影响人类健康。已有的理化处理方法普遍具有能耗高、操作成本高、具有二次污染等缺点,因此寻找经济有效的含盐废水处理措施是现在的热点问题。重力流膜生物反应器(Gravity-driven membrane bioreactor,GDMBR)采用超低压重力驱动,具有低能耗、低维护的特点,在污水处理与回用领域具有很好的应用前景。然而,含盐废
学位
<正>种业发展是提高粮食产量的重要推力,在保障粮食安全方面具有不可替代的作用。相对于农作物和畜牧动物,水产动物在种质资源保护利用方面较为落后,严重降低了水产养殖的产量与效益[1]。临沂市作为山东省淡水渔业养殖的重要区域,淡水鱼产业规模较大,但种业相关的单位和工作者较少,水产种业研究较为滞后,种业研究、发展力量薄弱。进一步保护临沂市重要水产种质资源,
期刊
报纸
水资源问题为世界普遍所关注,结合国家提出“碳中和”的愿景,未来城市供水不能单纯依靠增加供应来保障用户用水,需要结合必要的节水手段,达到降低能耗的同时保障用水的目的。我国的公共建筑的年用水量占整个城市用水量的13.9%,具有巨大的节水潜力。而公共建筑用水与居民用水不同,具有无偿性,无法通过阶梯式水价等水价政策促进节约用水,因此从用户的角度分析用水心理是理解、管理用户用水的前提。本研究从公共建筑用户用
学位
目前我国水源微污染问题依旧不容乐观,南水北调水源水存在着高有机物及高无机盐(SO42-)含量的水质特点,针对这一水质问题亟需设计一套可强化污染物去除提高出水水质的处理工艺。本文将采用超滤-纳滤为核心的组合工艺开展对原水的处理效能研究,并通过中试试验进一步分析产水效能的稳定性以及制水成本。通过混凝小试试验确定混凝剂PACl的最佳投加范围为10~15 mg/L(以Al2O3计),浊度去除率可达90%,
学位