水质工程学第9章膜过滤技术全解
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●课程教学目的本课程是环境工程专业必修的主要专业课之一,以讲授水处理单元操作为主,目的是使学生对水、废水与污染物的性质、来源、水质标准及控制水污染的基本途径和治理方法有较全面深入的了解,初步掌握水污染治理技术。
●教学任务本课程的任务是讲授水处理方法的基本知识,配合实验、学习、课程设计、毕业专题等教学环节,最终使学生掌握水处理的基本理论与工程技术,为进行水处理工程设计、科学研究和运行管理打下基础。
●教学内容的结构一、理论教学第一篇水质与水处理概论第 1 章水质与水质标准1.1 天然水中杂质的种类与性质1.2 水体的污染和自净1.3 饮用水水质与健康1.4 用水水质标准1.5 污水的排放标准第 2 章水的处理方法概论2.1 主要单元处理方法2.2 反应器的概念及其在水处理中的应用2.3 水处理工艺流程第二篇物理、化学及物理化学处理工艺原理第 3 章凝聚和絮凝3.1 胶体的稳定性3.2 混凝原理3.3 混凝剂3.4 混凝动力学3.5 混凝过程3.6 混凝设施3.7 混凝试验第 4 章沉淀4.1 杂质颗粒在静水中的沉淀4.2 平流式沉淀池4.3 斜板、斜管沉淀池4.4 澄清池4.5 水中造粒4.6 浓缩4.7 气浮第 5 章过滤5.1 慢滤池与快滤池5.2 颗粒滤料5.3 快滤池的运行5.4 过滤理论5.5 滤层的反冲洗5.6 几种常见的滤池第 6 章吸附6.1 吸附概述6.2 活性炭吸附6.3 活性炭吸附的应用6.4 活性炭的再生6.5 水处理中的其它吸附剂第 7 章氧化还原与消毒7.1 概述7.2 氯氧化与消毒7.3 臭氧氧化与消毒7.4 其他氧化与消毒方法7.5 高级氧化概述第 8 章离子交换8.1 离子交换概述8.2 离子交换反应8.3 离子交换装置及运行操作8.4 离子交换的应用第 9 章膜滤技术9.1 概述9.2 微滤和超滤9.3 反渗透和纳滤9.4 电渗析9.5 膜滤技术在水处理中的应用第 10 章水的冷却 (自学部分)10.1 水的冷却原理10.2 冷却的热力学问题10.3 冷却水的水质与水处理第 11 章腐蚀与结垢 (自学部分)11.1 腐蚀类型与过程11.2 影响腐蚀的因素与腐蚀形式11.3 水质稳定指数11.4 水质稳定处理第 12 章其它处理方法 (自学部分)12.1 中和12.2 化学沉淀12.3 电解12.4 吹脱、汽提法12.5 萃取法第三篇生物处理理论与应用第 13 章活性污泥法13.1 活性污泥法的理论基础13.2 活性污泥的性能指标及其有关参数 13.3 活性污泥反应动力学及其应用13.4 活性污泥法的各种演变及应用13.5 曝气及曝气系统13.6 活性污泥法污水处理系统的过程控制与运行管理 13.7 活性污泥法的脱氮除磷原理及应用13.8 活性污泥法的发展与新工艺第 14 章生物膜法14.1 生物膜法的基本概念14.2 生物膜的增长及动力学14.3 生物滤池14.4 生物转盘14.5 生物接触氧化法14.6 生物流化床14.7 其他新型生物膜反应器和联合处理工艺14.8 生物膜法的运行管理第 15 章厌氧生物处理15.1 概述15.2 厌氧生物处理的基本原理15.3 厌氧微生物生态学15.4 升流式厌氧污泥层工艺15.5 两相厌氧生物处理15.6 悬浮生长厌氧生物处理法15.7 固着生长厌氧生物处理法第 16 章自然生物处理系统16.1 稳定塘的基本原理16.2 好氧塘16.3 兼性塘16.4 厌氧塘16.5 曝气塘与深度处理塘16.6 常规稳定塘的设计原则第 17 章污泥处理、处置与利用17.1 概述17.2 污泥的分类、性质及计算17.3 污泥浓缩17.4 污泥的厌氧消化17.5 污泥的其它稳定措施17.6 污泥的调理17.7 污泥的干化与脱水17.8 污泥的干燥与焚化17.9 污泥的有效利用与最终处理第四篇水处理工艺系统第 18 章常用给水处理工艺系统(实践部分)18.1 给水处理工艺系统的选择原则18.2 地面水的常规处理工艺系统18.3 受污染水源水的处理工艺系统18.4 水的除藻18.5 水的除臭除味18.6 给水厂污水的回收利用18.7 给水厂污泥的处理与处置第 19 章特种水源水处理工艺系统(实践部分)19.1 高浊度水处理工艺系统19.2 地下水除铁除锰处理工艺系统19.3 水的除氟除砷处理工艺系统19.4 软化、除盐与锅炉水处理工艺系统19.5 游泳池水的处理工艺系统第 20 章城市污水处理工艺系统(实践部分)20.1 污水处理工艺系统的选择原则20.2 城市污水处理工艺系统20.3 活性污泥法处理系统实例20.4 污水深度处理与再生水有效利用20.5 污泥处理与利用工艺系统第 21 章工业废水处理工艺系统(实践部分)21.1 概述21.2 常用工业废水处理工艺系统二、实验教学1.颗粒自由沉淀实验Particle Free Sediment Experiment2.混凝实验Coagulation Experiment3.过滤及反冲洗实验Filtration and Wash Experiment4.树脂类型的鉴别Identifying Species of Resin5.强酸性阳树脂总交换容量的测定Measurement of Strong Acid Cation Resin Exchange Total Volume6.强酸性阳树脂工作交换容量的测定Measurement of Strong Acid Cation Resin Working Exchange Volume 7.曝气充氧实验Aeration Experiment8.完全混合式活性污泥法处理系统的观测和运行Completely Mixed Activated Sludge Process9.污泥沉降比 (SV%)和污泥指数(SVI)的测定Measurement of Strong Acid Cation Resin Exchange Total Volume 10.曝气池中环境因素的监测和菌胶团中生物相的观察Environmental Factor Monitor and Observation of Miroorganism in Zoogloea in Aeration Tank11.生物转盘实验Rotating Bio Disc Experiment12.SBR法计算机自动控制系统Computer Auto Control System of SBR13.间歇式活性污泥法实验Experiment System of Sequencing Batch Reactor模块或单元教学目标与任务“水质工程学”是环境工程专业和给水排水工程专业的重要学科基础课之一。
水质工程学_章北平_膜滤技术第9章膜滤技术一、填空题。
1、膜按来源分类主要有天然膜和;按膜的组件分类主要有管式、、、和等;按分离机理分类主要有多孔膜、和。
2、膜滤过程的性能参数主要包括、和等三个方面。
3、一般来说,膜的化学性劣化或生物性劣化使膜孔径变,膜的渗透通量,截流率一般来说;当发生物理性劣化时,膜的渗透通量,截流率。
4、微滤的两种操作模型为和。
5、由于膜结构和分离目的的不同,超滤有三种操作模型:、和。
6、发生反渗透的两个必要条件是和。
7、目前反渗透装置主要有、、和四种类型。
8、电渗析器的组装方式有、和几种方式。
二、名词解释。
1、渗透通量2、膜污染3、膜的劣化4、传质系数溶质在水中的扩散系数与边界层厚度的比值称为传质系数。
三、简答题。
1、试述一种性能良好的膜应具有哪些特点?2、列举膜通量降低的主要原因。
3、操作方式的优化可有效预防膜污染和劣化,试列举你所知道的操作条件优化方法。
4、膜组件的物理清理方法一般有哪几种?5、为了避免电渗析中极化和结垢的影响,可采取哪些措施?6、微滤和超滤有何区别和联系?第9章膜滤技术参考答案一、填空题。
1、人工合成膜、毛细管式、中空纤维式、板框式、卷式、无孔膜、载体膜2、截流率、渗透通量、通量衰减系数3、大、增加、减少、减少、增加4、死端过滤、错流过滤5、重过滤、间歇错流过滤和连续错流过滤6、选择性透过溶剂的膜、膜两边的静压差必须大于其渗透压差7、板框式、管式、卷式、中空纤维式8、串联、并联、串联-并联相结合二、名词解释。
1、单位面积膜上单位时间内物质的透过量称渗透通量。
2、膜污染是指膜在过滤过程中,水中的微粒、胶体粒子或溶质大分子与膜发生物理化学作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞等作用,使膜产生透过通量与分离特性不可逆变化的现象。
3、膜的劣化指膜自身的结构发生了不可逆变化。
4、溶质在水中的扩散系数与边界层厚度的比值称为传质系数。
第一章水质与水质标准填空题:1、水的循环包括:和。
2、按水中杂质的尺寸,可以将杂质分为、、三种。
3、含磷物质存在形式:、、;溶解性的磷:、、;悬浮性的磷:。
4、按处理程度污水处理分为:、、。
5、污水的最终出路:、、。
6、城市污水:包括以下四部分、、、。
7、污水复用分:、。
8、有直接毒害作用的无机物:、、、、、。
9、生活饮用水的水质指标可分为、、、四类。
10、通常采用、、、等水质指标来表示水质耗氧有机物的含量。
名词解释:1、合流制2、分流制3、 BOD4、 COD5、 TOC6、 TOD7、总残渣、总固体或叫蒸发残渣8、水体富营养化 ( eutrophication ) 的定义9、水环境容量 10、水体自净问答题:1、污水中含氮物质的分类及相互转换2、什么是水体自净?为什么说溶解氧是河流自净中最有力的生态因素之一?3、在研究水体污染问题时,为什么除毒物外,还要考虑溶解氧和生化需氧量这两个问题?在进行水体自净的计算时,关于溶解氧一般是以夏季水体中不低于 4mg/L为根据的,但在北方严寒地区,对于溶解氧的要求往往提高,这是什么原因?4、进行水体污染的调查,主要应采取哪些步骤?5、什么是水体富营养化?富营养化有哪些危害?6、 BOD 的缺点、意义?7、什么是“水华”现象?8、什么是“ 赤潮” 现象?9、氧垂曲线的意义,使用时应主意哪些问题?10、写出氧垂曲线的公式,并图示说明什么是氧垂点。
11、河水:最旱年最旱月平均时流量(保证率 95% )(水速为0.25m/s),生化需氧量第二章水的处理方法概论填空题:1、水处理按技术原理可分为和两大类。
2、按对氧的需求不同,将生物处理过程分为和两大类。
3、按反应器内的物料的形态可以分为和两大类;按反应器的操作情况可将反应器分为和两大类。
4、列举水的物理化学处理方法:、、、、。
(举出 5 种即可)名词解释:>1、间歇式反应器 2 、活塞流反应器 3 、恒流搅拌反应器 4 、过滤5、吸附 6 、氧化与还原 7 、水的好氧处理 8 、水的厌氧处理9、停留时间 10 、停留时间分布函数 11 、水处理工艺流程问答题:1、水处理工艺流程选择的出发点有哪些?如何确定一个合适的水处理工艺流程?2、举例说明废水处理的物理法、化学法和生物法三者之间的主要区别。
水净化中的过滤技术目前主要常用的四大水过滤技术:微滤、超滤、钠滤、反渗透。
1.微滤(MF):过滤精度一般在0.1-50微米,像常见的各种PP滤芯,陶瓷滤芯等都属于微滤范畴,用于简单的粗过滤,过滤水中的泥沙、铁锈等大颗粒杂质,不能去除水中的细菌、病毒、有机物、重金属离子等有害物质。
通常不能清洗,为一次性过滤材料,需要经常更换。
2.超滤(UF):过滤精度在0.001-0.1微米,属于21世纪六大高新技术之一,是一种利用压差的膜法分离技术,可滤除水中的铁锈、泥沙、胶体、细菌、病毒、大分子有机物等有害物质,并能保留对人体有益的一些矿物质元素,是矿泉水、山泉水生产工艺中的核心部件。
超滤工艺中水的回收率高达95%以上,并且可方便地实现冲洗与反冲洗,不易堵塞,使用寿命相对较长。
3.钠滤(NF):过滤精度介于超滤和反渗透之间,脱盐率比反渗透低,也是一种需要加电、加压的膜法分离技术,水的回收率低。
一般用于工业纯水制造。
4.反渗透(RO):过滤精度在0.0001微米左右,是美国60年代初研制的一种超高精度的利用压差的膜法分离技术。
可滤除水中的几乎一切的杂质(包括有害的和有益的),只能允许水分子通过。
一般用于饮用纯净水、工业超纯水、医药超纯水的制造。
反渗透技术需要加压、加电,水的利用率低。
反渗透作为精度最高的水净化技术,广泛用于医药超纯水的制造,纯度极高,但就是这个“纯”字,使它的优点变成了最大的缺点:其一,纯净水太纯,它只是化学上的HO,不含有一丝对人体有益的微量元2素,而且,由于纯净水太纯净,水体的溶解力大,反而会带走人体内有益的矿物质元素向外流失。
其二,市场上的纯净水合格率极低。
山东、上海、北京等地的卫生部门对本地纯净水样品进行检测,发现纯净水的合格率低得惊人,山东为27.5%,上海为40%,而北京也只达到45%!于是一些科学家就提出了健康水的概念,它包括以下几个要素:1.不含任何对人体有害、有异味的物质(如细菌、胶体等有机污染物);2.不含有对人体有害的重金属(如汞、镉、铬等);3.含有人体所需的有益微量元素;4.水的硬度适中,50-200(以碳酸钙计);5.水中的营养功能(如水的溶解力、渗透力、扩展力等)要强。
膜过滤应用手册实践技巧和提示2000年6月介绍这是膜过滤应用手册第二版。
为了提高这本手册的应用价值,新增了预处理、自动控制和泵的描述。
这本手册是在膜过滤领域许多年实践的产物,它也是一个信息的综合。
目的是提供一些常见问题的信息,为初步介入膜过滤领域的新人提供一些帮助,回答一些问题。
这本书对已从事膜设备设计及建设的工程师和在已建工厂工作的工程师都能提供许多有用的信息。
同时对膜系统的设计和操作的学习也有较大的帮助。
本书提供的信息相对于理论计算和思索,更多的是实践经验。
因此,它并不是技术学院里的一本传统的教科书。
虽然书中没有太多的数学计算,但它对于工业和学术应用都是非常有用的,因为它含有膜过滤领域许多“老到”的经验,即使对于业内行家而言,它也并不是一本出版物而已。
这本手册并不适用于那些纯粹的初学者,因为书中对膜和膜技术的描述比较具体,而简略了一些基础的膜和化学知识。
本书中大多数的实例是基于平板膜(DDS板框系统)和卷式膜组件(DESAL)。
卷式膜组件占了世界大多数的销售市场份额,而纤维膜系统、陶瓷膜系统和管式膜系统分享的市场份额则相当小。
由于他们在领域的地位,在2000年以前纤维膜系统、陶瓷膜系统和管式膜系统想成为市场主导的机会极小。
因此在本书关于他们的信息比较少。
在当今时代,膜正在被努力推广,但还未被消费者熟知,因为膜一般都隐藏在整个工业系统中。
有些行业依靠膜生产一些基础的产品,有些则利用膜解决一些复杂的分离过程,另一些则用膜达到一些环保的标准。
膜就象计算机一样:很少人理解它们,而只有一些人喜欢它们,但是我们都需要它们。
即使我们不喜欢它们,但我们知道它们可以使生活更简便和舒适。
开发高效、完好、经济的膜来处理各种液体包括废水的工作已进行35年。
但是对于如何让人们普遍了解建设和操作一个膜工厂的工作还有很长的路要走。
希望本书能帮助避免许多以往很容易的犯的错误。
同时我要真心感谢Bjame Nicolaisen提供的许多宝贵的技术上和语言上意见和建议,同时感谢我的妻子作为我的同事参与了许多技术问题的讨论。