摘 要

“超滤 反渗透”双膜法工艺，用于处理制浆造纸二沉池工段废水，其分离效率高、操作管理方便，越来越受到人们的重视。但在超滤体系中，仍然存在着膜污染严重、膜清洗频繁、膜重复利用率低等方面的问题，严重限制了双膜法工艺在处理制浆造纸二沉池工段废水中的应用。

本课题针对双膜法超滤体系在处理制浆造纸二沉池工段废水中遇到的问题，以废水中主要污染物聚乙烯醇（PVA）为研究对象，在实验室构建了膜分离废水处理的小试装置，通过吸附和截留实验、膜阻力定量分析、污染过程的数学模型拟合，并辅以扫描电子显微镜（SEM）表征手段，考察其对聚偏氟乙烯（PVDF）超滤膜的污染机理。基于此机理，初步探究通过膜清洗对污染膜通量恢复的最优方案。

关键词：聚乙烯醇； 聚偏氟乙烯超滤膜； 膜污染； 膜清洗

Fouling Mechanism of PVA on PVDF Ultrafiltration Membrane

Abstract

The ultrafiltration and reverse osmosis of double membrane process is applied to handle wastewater from the secondary sedimentation tank of papermaking. It has outstanding separation efficiency and expedient operation and administration, and has received an increasing number of concerns. But in the ultrafiltration system, there are still few defects of serious membrane fouling, frequent membrane cleaning, and low membrane reuse rate, which seriously limits the application of the double membrane process in the treatment of wastewater from the secondary sedimentation tank of papermaking.

This paper is aimed at the problems encountered in the treatment of wastewater from the secondary sedimentation tank of papermaking process by the double membrane ultrafiltration system. The main component of the wastewater, polyvinyl alcohol (PVA), was used as the research object, and the membrane separation wastewater treatment was constructed in the laboratory. The fouling of PVDF ultrafiltration membrane was investigated by adsorption and retention experiments, quantitative analysis of membrane resistance, mathematical model fitting of pollution process, and scanning electron microscopy (SEM) characterization. Based on this mechanism, the optimal solution for the recovery of contaminated membrane flux by membrane cleaning is initially explored.

Keywords: PVA; PVDF ultrafiltration membrane; Membrane fouling; Membrane cleaning

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 引言 5

1.1造纸废水处理工艺 5

1.1.1制浆造纸废水的处理方法 5

1.1.2二沉池工段产水的处理工艺 5

1.2超滤体系的膜污染问题 6

1.3膜污染机理 6

1.4膜清洗技术 7

1.5研究内容 7

第二章 PVA对PVDF超滤膜污染机理的探究 9

2.1 原水中试现场简介 9

2.2 PVA在膜表面的吸附 10

2.2.1吸附实验 10

2.2.2吸附量的测定 11

2.2.3PVA含量的测定 12

2.2.4吸附动力学分析 12

2.3PVA截留实验 14

2.4 膜阻力分析 15

2.5 膜丝截留前后表征分析 16

2.6 污染过程的数学模拟 16

2.7 膜污染机理分析 18

第三章 PVA污染的PVDF超滤膜清洗初步探究 20

3.1不同单清洗剂作用 20

3.2复配清洗剂作用 21

第四章 结论与展望 24

4.1 结论 24

4.2 展望 24

参考文献 26

致谢 28

第一章 引言

1.1造纸废水处理工艺

制浆造纸业是支撑着我国实体经济的重要工业产业之一^[1]。根据我国国家统计局统计数据显示，截至去年年底，我国的制浆造纸企业以及纸制品业企业数量约为6672家，较去年上涨了1.7%^[2]。制浆造纸工艺在其生产过程中需要消耗大量的水资源，同时废水的排放量也逐年增高。制浆造纸废水因水质中污染物种类较多的特点无法与常规污水混合处理^[3]。在积极提倡人与环境可持续性发展的今天，如何实现制浆造纸废水的清洁处理，减少对环境的污染，是亟待解决的问题。

1.1.1制浆造纸废水的处理方法

制浆造纸废水的处理方法很多，有混凝气浮和沉淀的物化法、化学处理法、生物处理法等。废水污染物质种类繁多，只用一种处理方法不能把所有的废水污染物质全部除去。对于制浆造纸废水的处理往往需要对多个工艺进行集成，才能使处理后的产水达到国家排放标准。

1.1.2二沉池工段产水的处理工艺

二沉池工段是制浆造纸废水处理整个体系中的一个重要的组成部分。它的主要作用是浓缩废水中的污染成分以及使活性污泥回流^[4]。对于二沉池工段的产水，其处理方法主要有以下四种：

(1) 混凝气浮法

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