磁强化絮凝膜过滤工艺中膜污染控制及膜清洗的研究

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首先,研究了磁强化絮凝膜过滤(magnetic enhanced flocculation membranefiltration,MEFMF)工艺处理地表水对混凝剂的选择性,运用Design-Expert7.0软件进行试验设计,考察了混凝剂的类型、磁化时间、混凝剂浓度和磁粉浓度对磁强化絮凝膜过滤工艺中膜污染变化的影响。结果表明,采用氯化铁(FeCl3)为混凝剂时,强化混凝和减缓膜污染的效果显著优于采用聚合氯化铝(PAC)为混凝剂,FeCl3絮凝剂形成的絮体粒径较大且分形维数高,有助于缓解膜污染。影响膜污染的主要因素为磁化时间、混凝剂浓度以及两者的协同作用。磁化时间和混凝剂浓度的协同作用与絮体的粒径和膜表面滤饼层形态相关,从而影响膜污染的发展。在磁化时间为6min,Fe3O4浓度为8mg/L,FeCl3浓度为44 mg/L实验条件下,对膜污染控制效果最佳。   其次,采用FeCl3作为混凝剂处理滦河水,研究磁强化絮凝膜过滤与混凝膜过滤(coagulation membrane filtration,CMF)两种工艺体系中pH值、TOC、浊度和UV254的特征;研究了混凝剂浓度的改变对膜污染的影响。结果表明:磁强化絮凝膜过滤出水水质明显优于混凝膜过滤;随着混凝剂浓度的增大,絮体粒径增大并且分布均匀,减缓膜污染效果更显著。   最后,考察了MEFMF工艺中曝气时间、磁铁排布位置以及反洗压力对膜清洗效果的影响,研究了磁强化絮凝膜过滤J/J0在4个水力清洗周期内变化情况。结果表明:磁强化膜清洗工艺中,曝气5min,含磁絮体在曝气冲刷作用下脱离膜面吸附于装置壁面,改善了膜清洗效果。磁清洗装置两侧和底部放置永恒磁铁时,其内部磁感线分布均匀且密集,促进含磁污染物脱离膜面,提高了膜通量恢复率。膜面污染物受到反洗作用、磁场力吸附作用、曝气冲刷作用,进一步优化了膜清洗效果。磁强化膜清洗工艺中,曝气时间5min,磁清洗装置两侧和底面加磁铁,反洗压力0.04MPa,膜清洗效果最佳。
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