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随着湖、库富营养化现象的多发,季节性藻类暴发带来的饮用水水质安全问题日益受到关注。藻类及其代谢产物既有颗粒污染物的特性又具有有机物污染物的特性,会造成十分严重且难于控制的膜污染,将严重制约超滤(Ultrafiltration,UF)膜净水技术在饮用水处理领域的推广。本论文以铜绿微囊藻作为天然含藻水体中的代表藻种,系统研究了预氧化强化混凝-膜工艺及Ca2+对混凝-膜工艺的除藻效能及膜污染控制。通过透射电子显微镜(Transmission electron microscope,TEM)观察、粒径监测及对滤饼层及膜孔内清洗液DOC的分析,从絮体特性、滤饼层特性等角度进一步分析了膜污染控制规律及其机理。 实验结果表明,在藻细胞浓度为2×109个/L的原水条件下,聚合氯化铝(Polyaluminum chloride,PAC)最佳投加量为4 mg/L,对叶绿素a、DOC、浊度去除率分别为92.6%、69.8%、92.3%。在混凝过程中加入2~10 mmol/L Ca2+后,由于改变了溶液中胶体的zeta电位,其对叶绿素a、DOC、浊度的去除率略有下降,但有利于混凝-膜过滤过程。相比于不投加Ca2+的混凝-膜过滤过程,在混凝过程中投加Ca2+后会使膜比通量升高,膜的不可逆阻力减少。当混凝过程中投加10 mmol/L Ca2+后,连续6个过滤周期结束时膜比通量较无Ca2+投加时高出17.6%,水力不可逆阻力减少78.9%。有Ca2+投加时,混凝形成的絮体粒径更大,在UF膜表面形成结构更松散的滤饼层;在10 mmol/L Ca2+投加条件下形成的滤饼层对溶液中DOC的截留率可从26.2%提高到39.3%,从而有效减少了有机物对膜孔的堵塞,提高膜污染的可逆性。 预氧化强化混凝实验表明,KMnO4预氧化可强化混凝对有机物的去除,但该强化效果并不是随着KMnO4投加量的增加而增加,KMnO4投加量为1.0 mg/L时,对UV254的去除效果最好,去除率增加了26.8%,当KMnO4投加量超过该剂量时,强化效果下降。KMnO4投加量为0.5 mg/L时,对DOC的去除效果最好,去除率增加了15.2%,当KMnO4投加量超过该剂量时,强化效果略有下降。KMnO4预氧化强化混凝对叶绿素a的去除效率略有提高。在UF膜过滤过程中,随着KMnO4投加量的增加,UF膜比通量略有增加。经KMnO4预氧化后形成的絮体粒径更大,在UF膜表面形成结构更松散的滤饼层;由于KMnO4氧化后会生成中间产物MnO2,含藻絮体结构更密实,但对膜孔的阻塞作用减小,水力不可逆阻力下降。