跨入21世纪以来,超滤膜技术在国内外饮用水处理领域得到广泛应用。超滤预处理技术、维护清洗和化学清洗技术是目前应用最为广泛的超滤膜污染控制技术,其在缓解超滤膜污染方面发挥着至关重要的作用。膜污染控制技术也是超滤膜应用推广中至关重要的要素。常规预处理虽然极大地缓解了超滤膜的污染,但膜污染仍是不可避免的,频繁的维护性清洗和化学清洗中高浓度的化学药剂会在一定程度上影响超滤膜使用寿命,带来高浓度药剂废水处理问题;人们一直追求高效、节能、环保的科技创新步伐永不止步,因此探究新的超滤膜污染控制技术具有重要的科学和现实意义。本论文在预氧化、反冲洗技术和维护性清洗技术的基础上,提出了氯水在线清洗技术,用以及时清除膜表面有机物进而控制膜污染。本课题主要研究氯水反冲洗技术对膜有机物污染的去除和控制效能,并探究其对有机污染的去除机理以及对工程应用中膜污染的影响,主要目的是分析论证氯水反冲洗技术的工程应用可行性,为该技术的推广应用提供理论和技术支持。氯水反冲洗技术对超滤膜腐殖酸类有机污染具有有效的去除和控制效能,且随着氯的投加量的升高,超滤膜的有机污染的控制和去除效果越好,跨膜压差(Transmembrane Pressure,TMP)增长趋势越缓。当污染物中存在胶体颗粒物时,氯的投加量并不是越高越好,投加过量会导致胶体破坏,细小颗粒物增多,容易增加膜孔堵塞的可能性。氯水反冲洗对牛血清蛋白(BSA)造成的超滤膜污染作用效果微弱,难以达到污染控制作用,因此在饮用水超滤工艺应用时应尽量减少膜前水体中蛋白类物质含量,从而减少超滤膜不可逆污染;超滤膜处理地表原水时对水质要求较高,抗污染冲击能力差,不适于处理富营养化水体。因此为增加超滤工艺的耐污染负荷能力,超滤系统应用于絮凝工艺之后。在氯水反冲洗处理地表水试验中,在絮凝+超滤工艺、沉淀+超滤工艺中,氯水反冲洗显现出较好的污染控制效果;絮凝+超滤工艺加氯反冲洗时统一膜污染系数(定义UMFI·Q为统一超滤膜膜污染系数,Unfied Membrane Fouling Coefficient,UMFC)增长量相比不加氯反冲洗时的增长量要低0.0003;沉淀+超滤工艺时中加氯反冲洗UMFC的增量也比不加氯反冲洗时的增量要低0.0016。在中试试验处理水厂生产出水试验中加氯反冲洗体现出了明显的优势,由于颗粒物相对较少,主要是有机物造成的污染,通过10mg/L氯水反冲洗有效地控制了超滤膜污染,使超滤膜长期稳定运行。为进一步探究加氯反冲洗对超滤膜污染的去除机理,本文对腐殖酸污染膜加氯反冲洗洗脱液以及腐殖酸加氯前后有机物分子量大小变化和处理天然水体时加氯反洗前后水中粒度分布和Zeta电位进行了分析。研究发现腐植酸致膜表面污染的有机物主要是相对分子量大于5K的有机物,而且反冲洗加氯能够使致膜污染的有机物特性发生改变,大分子量有机物被氧化分解成小分子物质,在氯的氧化作用下有机物会变得更加亲水,从而使得通过水力清洗能够将该类有机物去除。在处理地表水絮凝阶段次氯酸钠的投加并未使小颗粒物比重增加,而是减少,次氯酸钠的氧化作用降低有机物之间的静电作用,改善了絮凝条件,并且次氯酸钠能够促进铝盐的水解,促进絮凝效果从而使水中大颗粒物比重增加。沉后水和砂滤水中投加次氯酸钠后均出现大颗粒比重增加,小颗粒物比重降低的现象,在该浓度氧化条件下,颗粒物未出现解体现象;且絮凝、沉淀以及砂滤水在投加次氯酸钠后均出现Zeta绝对值降低的趋势。这些现象具体可以从两个方面来解释,一是以次氯酸钠与金属离子相互作用解释,次氯酸钠的投加对含有絮凝剂残留金属离子的过程水中胶体的形成具有促进作用,使水中小颗粒在金属氢氧化物胶体作用下重新聚集沉降,从而降低超滤膜的金属离子污染;二是次氯酸钠的氧化作用也对水体中有机物提供更多的氧化基团,促进了胶体与有机物的结合,使已分散了的小颗粒物再次通过吸附作用,生成大的矾花,使水中大部分颗粒物以及部分有机物得到沉淀去除,减少了超滤膜无机和有机污染。