论文部分内容阅读
超滤技术是近几十年应用于污水再生回用领域的重要工艺。然而,超滤膜的污染问题一直阻碍着超滤技术的发展和进一步推广应用。目前,很少有人进行臭氧-碳纳米管(Carbon Nanotube,CNT)膜改性联用工艺对有机超滤膜污染进程的影响研究,尤其是聚偏氟乙烯(Polyvinylidene Fluoride,PVDF)这种应用广泛的膜材质。本课题以实际生活污水二级出水作为研究对象,研究了臭氧-CNT膜改性联用工艺运行中临界通量、阈通量以及低通量下膜污染情况,并且对出水水质进行分析,探究了有机污染与生物污染对膜污染进程的影响。臭氧-CNT膜改性联用工艺临界通量与膜污染的研究表明,膜的抗污染性能随CNT负载量的增加而增加,当CNT负载为3 g?m-2和5 g?m-2时,两组实验膜组件跨膜压差(Trans-Membrane Pressure,TMP)增长曲线近乎重叠,表明抗污染性能大致相同。高臭氧投量能够更加缓解出水水质,但会加剧膜污染。综合考虑低臭氧投量(mgO3?mgDOC-1)下负载CNT为3g?m-2为最佳的联用工艺选择。传统意义上的零污染的临界通量在死端超滤中未能存在。进一步针对死段过滤进行了阈通量实验研究结果表明,臭氧-CNT膜改性联用工艺不仅能够提高阈通量,而且能够降低膜污染的速率,在污染进程中提高膜组件的抗污染性,保证膜组件运行更加持久。碳平衡实验得出,臭氧-CNT膜改性工艺不仅能够提高膜组件的抗污染性能,同时还能够提高过水量的恢复率。水力反洗能够对蛋白类物质有较强的洗脱作用,对腐殖酸类物质的洗脱作用较弱。腐殖类物质能够产生较强的不可逆污染,导致TMP恢复情况不佳。臭氧-CNT膜改性联用工艺缓解生物污染的研究表明,低通量[18L?(m2?h)-1]下运行15d,膜组件单位面积过水量达到2950L?m-2,相比原膜单位过水量提高近20倍。使用共聚焦激光扫描电镜(Confocal Laser Scanning Electron Microscopy,CLSM)观测污染膜表面,结果表明,运行压力增长最快的原膜表面污染层内活菌数量最多;臭氧氧化与CNT膜均能够减少膜表面污染层内的微生物总量和活菌数量,从而缓解了运行压力的增长。臭氧氧化后CNT层的存在,进一步减少了膜表面污染层内的活菌数量,同时截留了部分死菌,但截留的死菌与运行压力增长无明显相关性。