近年来水资源短缺问题日益严峻,发展经济高效的水污染治理技术及再生水回用技术已迫在眉睫。正渗透作为一种污水深度处理技术,因其能耗低、费用省、膜污染相对较小、易清洗、回收率高等优势受到广泛的关注。然而,同所有的膜处理技术一样,在正渗透分离过程中膜污染也会影响膜的处理效率及膜的寿命。本课题以某城市污水处理厂二级出水为研究对象,通过对比试验的方式(建立含有机物和营养盐、微生物、钙镁离子浓度低的二级出水为原料液的系统为对比系统,含上述物质浓度高的二级出水为原料液的系统为试验系统)分析不同污染物质存在的条件下正渗透膜对原料液中氨氮、磷酸盐、硝酸盐、TOC等的总截留情况和膜表面截留情况的差异及汲取液溶质返混情况差异,探究了二级出水中三类主要污染物质:有机物和营养盐、微生物、钙镁离子对正渗透膜分离性能的影响。通过分析分离过程中正渗透膜通量的变化规律、分离前后正渗透膜的表面微观形貌差异、不同清洗方式下膜通量的恢复程度,探究了这三类主要污染物质对膜污染的影响。主要研究结果如下:(一)有机物和营养盐、微生物、钙镁离子对正渗透截留性能的影响:(1)对比系统及试验系统对氨氮、磷酸盐、硝酸盐和TOC的总截留率分别为62.2%~86.6%、86.0%~99.2%、80.1%~86.4%和69.2%~90.5%;试验系统的膜表面截留率分别较其对比系统增加了1.5、1.7、2.8、3.6倍,表明原料液中这三类污染物质的存在均会加剧各常规水质指标在膜表面的截留,使得正渗透膜表面污染物大量累积,不利于正渗透的长期运行。(2)三组试验系统汲取液返混通量较其对应的对比系统分别增大4.143g/(m~2·h)、4.236g/(m~2·h)、2.482g/(m~2·h),Cl~-返混量较其对应的对比系统分别增加75mg/L、90mg/L、210mg/L,表明原料液中这三类主要污染物质均会加剧汲取液返混状况。(二)有机物和营养盐、微生物、钙镁离子对正渗透膜污染的影响:(1)试验系统和对比系统的膜通量均随分离时间的延长而下降,且三组试验系统的膜通量较其对比系统下降幅度分别增加5.9%、7.4%、9.5%,说明原料液中这三类主要污染物质的存在加速了膜通量的下降,加剧了膜污染程度。(2)对正渗透分离前后的膜进行扫描电镜分析的结果表明,这三类主要污染物质的存在均会使得膜表面滤饼层堆积的更厚更密实,干净裸露的膜面积减少,加剧渗透膜表面的污染程度。对以钙镁离子为研究因素的两对比系统运行后的膜进行EDS分析,结果表明,膜面污染主要以有机物污染为主,两系统C、O重量百分比总和分别为87.6%,89.7%,且Ca、Mg、Si、Fe、Al是滤饼层中的主要无机结垢物质,虽然其在膜表面污染层中的含量较低,但对膜面污染贡献较大。(3)高压水枪清洗污染后的膜,试验系统较对比系统膜通量恢复幅度减小约4%左右;超声波清洗后,膜通量均可恢复到92%左右,且试验系统较对比系统膜通量恢复幅度减小约2%左右。(4)这三类主要污染物质对膜的总阻力的贡献率从大到小分别为微生物>钙镁离子>有机物和营养盐。而且对正渗透膜而言,膜污染以可逆污染为主,易于通过物理清洗加以去除。