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随着新版《生活饮用水卫生标准》的全面实施和超滤(UF)膜成本的降低,超滤技术已经在我国的老旧水厂改造与新水厂建设中得到了越来越多的应用。采用无机絮凝剂的混凝工艺凭借着其切实有效、成本低廉和易于操控的特点,已经成为了应用最为普遍的超滤膜预处理方式。已有的研究表明,微絮凝-超滤短流程工艺相对于其他工艺组合形式,能够节省水厂占地面积和减少投资,且在污染物去除和膜污染控制方面也更有优势。聚丙烯酰胺(polyacrylamides,PAMs)在传统给水处理工艺中常作为有机高分子助凝剂用于低温低浊水和高浊度水的混凝处理,其优异的助凝效能已经被证实并在实际中得以应用。基于以上两方面的应用现实,本课题拟将PAMs应用于微絮凝-超滤组合工艺,通过宏观测定与微观表征的结合,研究其对超滤过程的处理效能和膜污染演变规律的作用机制,从而为PAMs应用于微絮凝-超滤组合工艺提出优化控制理论。课题选用四种聚丙烯酰胺与无机混凝剂聚合氯化铝(PAC)组合应用于微絮凝-超滤过程,研究助凝剂类型(相对分子质量为500万的非离子型聚丙烯酰胺NPAM500,相对分子质量为1000万的非离子型聚丙烯酰胺NPAM1000,相对分子质量为1000万的阴离子型聚丙烯酰胺APAM1000和相对分子质量为2000万的阴离子型聚丙烯酰胺APAM2000)和助凝剂投加量(0.1 mg/L、0.2 mg/L、0.3 mg/L、0.4 mg/L、0.6 mg/L、0.8 mg/L、1.0 mg/L)、混凝剂PAC 2mg/L对超滤过程处理效能的影响。结果表明:四种聚丙烯酰胺助凝剂的使用均改善了超滤膜过程的处理效能,有效提高了浊度物质和腐殖酸的去除率。随着PAMs投加量的增加,出水水质提高,使超滤过程对浊度的去除率高于99%,出水浊度保持在0.1NTU以下,腐殖酸去除率提高30%以上,与此同时,PAMs的截留率几乎达到100%,过滤出水酸碱度基本保持在6.8-7.5之间。基于助凝剂类型和投量的不同,以宏观上的通量衰减曲线和受污染前后超滤膜膜面的微观变化(AFM,SEM,接触角,FTIR)为表征手段,研究了聚丙烯酰胺(PAMs)应用于微絮凝-超滤组合工艺时对膜污染演变规律的影响。结果表明:聚丙烯酰胺助凝剂的投加能够提高膜面亲水性,改变污染层结构,当NPAM500投量为0.3 mg/L、NPAM1000投量为0.2 mg/L、APAM1000投量为0.1mg/L、APAM2000投量为0.1 mg/L时,助凝剂的投加可以缓解膜污染,进一步增加投量反而会导致膜污染的加重。在此基础上,研究受污染超滤膜的清洗,PAMs0mg/L、NPAM1000 0.2 mg/L、APAM1000 0.1 mg/L污染膜清洗后膜通量恢复率(FR)分别为19.17%、20.17%、19.69%,助凝剂的投加并没有增加膜清洗难度。基于适量聚丙烯酰胺的投加能够缓解膜污染的研究基础,本课题进一步考察了有机高分子助凝剂的使用对微絮凝-超滤过程对新兴污染物(安替比林,ANT)去除率的影响。结果表明:聚丙烯酰胺的投加改变了污染层结构,为安替比林(ANT)提供了额外的吸附位点和穿透阻力,使得在相应投加量条件下受污染超滤膜对安替比林(ANT)的去除率明显提高。