二氧化锰吸附控制藻类胞外有机物引起的超滤膜污染-土木工程专业论文.docx

Classified Index: TU991.2 U.D.C: 628.162 Dissertation for the Masters Degree in Engineering CONTROLLING UF MEMBRANE FOULING CAUSED BY ALGAL EXTRACELLULAR ORGANICS USING MANGANESE DIOXIDE ADSORPTION Candidate： Ren Xiujuan Supervisor： Prof. Liang Heng Academic Degree Applied for： Master of Engineering Speciality： Civil Engineering Affiliation： School of Municipal and Environmental Engineering Date of Defence： June, 2014 Degree-Conferring-Institution： Harbin Institute of Technology 摘 要 目前，超滤已经开始在饮用水处理中大规模应用。但是，超滤处理含藻量 大的富营养化水时，会产生严重的膜污染，且藻类胞外有机物（EOM）是主要 的膜污染物质，所以，缓解 EOM 带来的超滤膜污染值得深入研究。本论文以 天然水中常见的的铜绿微囊藻为研究对象，采用三种不同二氧化锰（包括原位 生成二氧化锰、预制二氧化锰和商品二氧化锰），考察二氧化锰对藻源 EOM 引 起的超滤膜污染的影响。 三种二氧化锰物化特性和吸附效能差异较大，试验结果表明：原位生成二 氧化锰的碘吸附值分别是预制和商品二氧化锰的碘吸附值的 1.4 倍和 2.2 倍， 亚甲基蓝吸附值分别是另两种的 10 倍和 100 倍，且原位生成二氧化锰表面具有 丰富的羟基，对蛋白质和腐殖酸具有优异的吸附效能（去除率高达 90%以上）。 随后考察了吸附条件对三种二氧化锰吸附藻源 EOM 的影响，并对吸附条 件进行优化，结果发现原位生成、预制和商品二氧化锰的最佳投加量分别为 17.4 mg/L、17.4 mg/L 和 5 mg/L，最佳吸附时间、pH 和震荡频率分别为 12 h、pH=7.0 和 100 r/min；实验还考察了三种二氧化锰对藻源 EOM 的吸附特性，结果发现 二氧化锰主要吸附藻源 EOM 中的大分子和蛋白质类的有机物。 超滤实验中，经原位生成二氧化锰吸附预处理后，藻源 EOM 的膜污染下 降 10%左右，而预制和商品二氧化锰预吸附则不能缓解藻源 EOM 膜污染；原 位生成二氧化锰吸附后未过滤的情况使超滤实验中的不可逆污染由 EOM 单独 超滤时的 23%减轻至 8%，而原位生成二氧化锰吸附后过滤的情况使不可逆污 染由 23%减轻至 17%，这说明滤饼层的形成可以减轻膜污染的不可逆性。 本论文完成了三种二氧化锰的部分特性研究，同时开展了二氧化锰作为一 种膜前吸附预处理技术的参数优化设计以及预处理对超滤膜污染的影响研究， 本论文所得到结论可以为超滤工艺处理高藻水起到一定的参考作用。 关键词：二氧化锰；吸附；超滤；膜污染；藻类胞外有机物 I - Abstract Ultrafiltration technology in drinking water treatment has wide prospects. However, it will produce serious membrane fouling when it is applied to eutrophic water which has a large quantity of algal, algal extracellular organic matter (EOM) is a membrane pollution substances, so, alleviate membrane fouling caused by EOM is worth further study. In this paper, we choose Microcystis aeruginosa as representative algae of the natural water, using three different manganese dioxide (including in situ manganese dio xide, precast manganese dioxide and commercial manganese dioxide) as adsorption pretreatment methods, and studied the effect