【摘 要】
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在水资源日渐短缺和用水急增的状况下,超滤工艺在污水深度处理中应用前景广阔。然而,超滤膜污染问题仍制约着膜过滤工艺在污水深度处理工程中的应用。二级出水有机物（Effluent Organic Matter,EfOM）中包含的天然有机物（Natural Organic Matters,NOM）和可溶性微生物产物（Soluble Microbial Products,SMPs）会导致超滤工艺中产生不可逆
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在水资源日渐短缺和用水急增的状况下,超滤工艺在污水深度处理中应用前景广阔。然而,超滤膜污染问题仍制约着膜过滤工艺在污水深度处理工程中的应用。二级出水有机物（Effluent Organic Matter,EfOM）中包含的天然有机物（Natural Organic Matters,NOM）和可溶性微生物产物（Soluble Microbial Products,SMPs）会导致超滤工艺中产生不可逆膜污染。在膜过滤之前采用预处理工艺,不仅可以提高有机污染物去除效率,同时还可以控制由EfOM引起的超滤膜污染问题。本课题主要研究以紫外线活化过硫酸钾（UV/PS）、紫外线活化过氧化氢（UV/H2O2）和预氧化-强化混凝等预处理工艺来控制由EfOM引起的超滤膜污染及其污染作用机理。试验结果表明,城市污水处理厂二级出水EfOM以小于3 k Da的溶解性有机物为主,在有机物中亲水性物质占比最大。二级出水EfOM中含有四个不同种类的荧光组分,可表示为可溶性微生物产物、芳香蛋白类物质、富里酸类物质及腐殖酸类物质。直接使用超滤膜过滤二级出水会导致超滤膜的渗透性能快速降低,污染物在膜表面堆积引起严重的膜污染,此时膜阻力以可逆阻力为主。直接使用超滤膜过滤二级出水对有机污染物去除效果不佳,对荧光组分的去除效果影响较小。在有机物去除和超滤膜污染控制方面,UV/PS预处理效果优于UV/H2O2。UV/PS预处理可以显著降解或矿化EfOM,在较高PS投加量的条件下,DOC和UV254去除率均高于单独预处理。UV/PS预处理使得二级出水中有机物特性发生变化,使小分子有机物、亲水性组分的比例增加,且减少荧光物质的含量,达到有效控制污染的效果。UV/PS在控制由EfOM引起污染过程中起主导作用的自由基为硫酸根自由基（SO4-·）,并且硫酸根自由基转化为羟基自由基（HO·）对EfOM污染的控制有负面影响。采用UV/PS预处理二级出水时,EfOM引起的膜污染机理从连续的完全孔隙堵塞和滤饼过滤转移到单一标准堵塞。单独混凝预处理对膜比通量下降缓解效果有限,在EfOM污染控制上效果不佳,而预氧化-强化混凝预处理可以减缓超滤膜过滤二级出水过程中膜比通量的下降,并且可以起到改善污染的可逆性的效果,在混凝剂较低剂量的投加下,超滤膜污染缓解效果得到了提高。除此之外,预氧化-强化混凝预处理可以显著去除二级出水中的EfOM,有机物去除率得到显著的提高。综上所述,在控制由EfOM引起的超滤膜污染中,UV/PS预处理有显著的效果,其效果随着氧化剂PS的投加量的增加而提高,并且在污染物矿化方面表现出优异的性能,UV/PS预处理能够有效缓解由EfOM引起的膜污染。UV/PS预氧化处理工艺对设备的要求较低,可应用于多数基于紫外线消毒的污水处理厂对污水进行深度处理。本论文的研究成果可以为城市污水厂二级出水在超滤膜法深度处理工程中提供理论支撑。
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