新型混凝剂对混凝—超滤联合工艺膜污染的影响文献综述

 2022-11-22 15:47:01

文 献 综 述

1.引言

膜技术是近年来新出现的净水技术,在国内外发展迅速。膜技术主要用于对水质要求较高的饮用水及回用水处理中。主要有纳滤(NF)、超滤(UF)、微滤(MF)、反渗透(RO)等。其中纳滤和反渗透主要用于饮用水及脱盐工艺,微滤和超滤主要用于过滤工艺中。但是,膜的成本和膜污染问题极大的限制了膜技术的应用。一方面,膜膜滤过程需要在一定压力下才可以保持通量,加压对膜材料的强度有一定的要求,这在一定程度上提高了膜技术的运行成本[1];另一方面,膜污染是一个不可忽视的问题,膜截留的污染物会堵塞膜孔,从而降低膜的通量。因此在膜过滤过程中需要定时冲洗和更换滤膜,这降低了膜工艺的处理效率并其提高了其运行成本。因此,膜污染也是膜工艺中的首要问题[2]

膜处理作为深度处理工艺,一般设置在污水处理的最后环节,在膜处理工序前会设置前处理工艺以降低污染物的浓度,或者改变污染物的性状,从而减缓污染物对膜的污染。前处理工艺一般包括混凝、吸附、离子交换处理等。混凝法和吸附法是最常用的水深度处理方法,吸附法是利用疏松多孔的物质吸附污染物,以降低表面的污染,相关研究证明吸附法拥有较大的应用潜力,但是也有部分局限性[3]。混凝剂产生的疏松絮体可以降低小颗粒污染物的比例,且疏松絮体本身不易堵塞膜孔造成膜污染,因此混凝处理可以在一定程度上降低膜的污染程度,改善膜污染情况[4]

2.膜污染

根据可清洗程度,膜污染一般被分为可逆污染和不可逆污染。可逆污染是指可被物理措施如错流过滤条件下的反冲洗或间歇操作清除的那部分污染,而不可逆污染是指能通过化学清洗而不能通过物理清洗被清除的那部分污染。一般认为,可逆污染是由于污染物质松散沉积在膜表面引起的,而不可逆污染是由于膜孔堵塞和污染物质强烈粘附在膜表面引起的。许多研究指出,相比于膜孔堵塞,膜面泥饼层的形成和压密是主要的膜污染形式[5],也就是可逆污染是主要的污染形式。

3.混凝

混凝是一种简单有效的水/废水处理技术,广泛应用于饮用水和废水处理过程。混凝工艺是通过阳离子压缩双电层、吸附电中和以及网捕卷扫作用,使水中的污染物聚集形成大的颗粒,有利于后续的沉淀和过滤去除。传统的混凝剂如聚合氯化铝(PAC),三氯化铁等都已经被广泛应用在各种污水处理厂。近年来公共对于水质的要求提高,对于天然有机物的去除成为了研究的热点[6]。而目前对于钛盐等高性能的新型混凝剂有较多的研究。相关研究表明,新型的混凝剂对于有机物的处理效果较好,Zhao等人首次制作出了聚合氯化钛(聚合氯化钛),并且对其进行了表征,结果表明PTC具有良好的处理效果[7],在Chekil等人的研究中,钛盐混凝剂相对于铁盐混凝剂有对水中有机质(AOM)的去除效果更好[8]。Zhao等人制作出了多钛硫酸盐(PTS)混凝剂,并对其水处理效果进行研究,发现其性能较好[9]。Wang等人的研究发现凝胶钛(TXC)对于处理蓝藻有高达99%的去除效果[10]

本研究围绕如何提高减缓膜污染问题,重点探讨新型混凝剂和传统混凝剂对膜过滤工艺的运行效果及膜污染影响。

4.混凝预处理改善膜污染

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