摘要：基于濃差極化現象和膜孔堵塞效 應,建立了污水深度處理中超濾工藝對有機物的截留模型.利用中試試驗數據率定模型參數并驗證模型的模擬效果.模型驗證結果表明,該模型能夠較好地模擬超濾 工藝出水UV254值隨時間的變化特征,基于最優參數得到的模擬值與相應實測值相對誤差的絕對值均低于10%.并且模型參數區域靈敏度分析和不確定性分析 結果表明,該模型的結構具有較高的可靠性.應用該模型研究了過濾時間、通量和進水濃度變化對出水水質的影響.結果表明,在過濾初期膜孔堵塞效應占主導地位 并增加超濾膜對有機物的截留效果,在過濾后期濃差極化現象占主導地位并降低超濾膜對有機物的截留效果;當進水UV254濃度恒為0.1cm-1時,通量從 5×10-5m/s增至1×10-4m/s,導致UV254截留率降低13%;當通量恒為5×10-5m/s時,進水UV254濃度從0.2cm-1降至 0.1cm-1,使得出水濃度降低50%.因此,模型可應用于模擬進水水質和操作條件對污水深度處理中超濾工藝出水水質的影響,為從預處理、過濾周期和通 量等方面改進和優化超濾工藝提供基礎.

超濾是一種能對溶液進行高效分離、凈化、濃縮的低壓膜分離技術,具有出水水質好、操作壓力低、運行能耗低、占地面積小的特點,已在水處理等領域得到日益廣泛的應用[1 4].超濾對溶質的主要截留機理是篩除作用,這一過程受溶質性質、膜材料性質、溶液環境和操作條件等因素的影響[5].此外,膜污染通過改變溶質與膜的相互作用,也會顯著影響超濾對溶質的截留效果[6].為了更好地認識超濾工藝過程,從而有效地調控和優化工藝運行,從 20 世紀 30 年代開始很多學者對超濾工藝開展模擬研究[7 9].目前,針對超濾工藝的模擬研究主要關注工藝過程中通量的變化[10 12],針對水質變化的模擬研究較少,并且主要集中在食品、化工等領域[13 15],水處理領域的相關研究更少.現有的超濾工藝水質模型既包括基于濃差極化(Concentration Polarization)[16 17]、阻礙傳輸 (Hindered Transport)[13,18] 、膜孔堵塞 (Pore Blocking)[6,19]等理論的機理模型,也包括基于多元回歸分析[14,20]、人工神經網絡[15,21]等方法的經驗模型.但是,針對食品、化工等行業建立的超濾工藝水質模型主要適用于單一溶質體系，無法直接應用于污染物成分復雜[22]的水處理過程。

版權、出處：《中國環境科學》