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污水深度处理中超滤工艺对有机物的截留模型
更新时间:2016-05-27 来源:《中国环境科学》 作者:黄韵清,孙傅,曾思育,董欣,陈吉宁

摘要:基于浓差极化现象和膜孔堵塞效 应,建立了污水深度处理中超滤工艺对有机物的截留模型.利用中试试验数据率定模型参数并验证模型的模拟效果.模型验证结果表明,该模型能够较好地模拟超滤 工艺出水UV254值随时间的变化特征,基于最优参数得到的模拟值与相应实测值相对误差的绝对值均低于10%.并且模型参数区域灵敏度分析和不确定性分析 结果表明,该模型的结构具有较高的可靠性.应用该模型研究了过滤时间、通量和进水浓度变化对出水水质的影响.结果表明,在过滤初期膜孔堵塞效应占主导地位 并增加超滤膜对有机物的截留效果,在过滤后期浓差极化现象占主导地位并降低超滤膜对有机物的截留效果;当进水UV254浓度恒为0.1cm-1时,通量从 5×10-5m/s增至1×10-4m/s,导致UV254截留率降低13%;当通量恒为5×10-5m/s时,进水UV254浓度从0.2cm-1降至 0.1cm-1,使得出水浓度降低50%.因此,模型可应用于模拟进水水质和操作条件对污水深度处理中超滤工艺出水水质的影响,为从预处理、过滤周期和通 量等方面改进和优化超滤工艺提供基础.

超滤是一种能对溶液进行高效分离、净化、浓缩的低压膜分离技术,具有出水水质好、操作压力低、运行能耗低、占地面积小的特点,已在水处理等领域得到日益广泛的应用[1 4].超滤对溶质的主要截留机理是筛除作用,这一过程受溶质性质、膜材料性质、溶液环境和操作条件等因素的影响[5].此外,膜污染通过改变溶质与膜的相互作用,也会显著影响超滤对溶质的截留效果[6].为了更好地认识超滤工艺过程,从而有效地调控和优化工艺运行,从 20 世纪 30 年代开始很多学者对超滤工艺开展模拟研究[7 9].目前,针对超滤工艺的模拟研究主要关注工艺过程中通量的变化[10 12],针对水质变化的模拟研究较少,并且主要集中在食品、化工等领域[13 15],水处理领域的相关研究更少.现有的超滤工艺水质模型既包括基于浓差极化(Concentration Polarization)[16 17]、阻碍传输 (Hindered Transport)[13,18] 、膜孔堵塞 (Pore Blocking)[6,19]等理论的机理模型,也包括基于多元回归分析[14,20]、人工神经网络[15,21]等方法的经验模型.但是,针对食品、化工等行业建立的超滤工艺水质模型主要适用于单一溶质体系,无法直接应用于污染物成分复杂[22]的水处理过程。

版权、出处:《中国环境科学》

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