粉末活性炭吸附对超滤膜污染的影响研究

进行了粉末活性炭(PAC)吸附缓解浸没式和内压式超滤膜污染试验研究,并探讨了PAC吸附缓解膜污染的机理。浸没式超滤膜试验结果表明:PAC通过吸附溶解小分子有机物,减少了膜孔堵塞和膜孔内吸附污染,缓解了运行初期通量的快速下降;但PAC在膜表面的累积会降低浸没式超滤膜的起始通量。内压式超滤膜试验结果表明:膜前PAC吸附预处理能提高对有机物的去除效能,降低膜表面的污染负荷,从而降低TMP及其增长速度。     

基于激光诱导击穿分析的高压输电线路金属污染物在线检测方法

输电线路表面存在金属污染物容易导致闪络现象，影响线路正常运行。目前针对线路污染物的检测，主要是在断电期间采样后，通过元素分析对样品进行离线检测，影响经济运行。针对此，笔者提出一种基于激光诱导击穿分析的金属污染物在线检测方法(LIBS),该方法具有无样品制备、几乎无损、速度快等优点。通过优化多种LIBS参数(激光能量和延迟时间),可获取更好的光谱数据分辨率，对金属污染物类型的辨识度更高；然后，结合校正曲线法和偏最小二乘回归法检测金属污染物的种类和质量分数。通过实验测试表明，本研究提出方法能准确、直接、在线量化检测绝缘子、导线和金具表面的金属污染物，并据此判断其污染严重程度。     

强化除磷型膜生物反应器的膜污染特性

采用强化除磷型膜生物反应器处理合成低浓度生活污水,考察其膜污染特性与机制。通过三维荧光光谱(EEM)对胞外聚合物(EPS)、溶解性微生物产物(SMP)及膜孔内部的溶解性污染物进行表征,并采用傅里叶红外光谱(FT-IR)对膜表面污染物质的官能团进行检测,发现多糖与蛋白质类物质是导致膜污染的主要因素;采用扫描电镜与能量色谱X射线光谱仪(SEM-EDX)对污染膜表面的监测表明,Ca、Mg、Al、Si、Fe等金属元素对膜表面无机污染及滤饼层的形成贡献较大。试验阶段好氧膜池污泥的EPS和SMP平均值分别为12.6、4.4 mg/gVSS,膜组件对TEPS中多糖和蛋白质的截留率分别为78.6%和91.2%。EPS与SVI有较好的线性相关性(R2=0.967 3),EPSp在TEPSp中的比例是决定污泥沉降性的关键因素。序批式修正污染指数(MFI)试验表明,当EPS、SMP、TEPS含量增加时,MFIsol、MFIss及TMFI呈增大趋势,污泥上清液MFIsol与悬浮固体的MFIss在TMFI中各占约50%,TMFI可以作为预测膜污染速率快慢的指标。     

臭氧预氧化/MBR工艺的膜污染研究

以受污染地表水为处理对象,通过与单独膜生物反应器(MBR)工艺的对比,考察了臭氧预氧化/膜生物反应器(O<,3>/MBR)工艺的除污效果及膜污染情况.两个系统均稳定运行了55d,其中预氧化工艺的臭氧投量为1.5 mg/L,臭氧反应柱的接触时间为15 min.结果表明,臭氧预氧化不仅能够有效提高对有机污染物的去除效率,而且显著降低了膜污染.三维荧光光谱分析结果显示,臭氧预氧化能够以不同方式缓解膜表面及膜孔内污染物质的积累,从而减轻了膜污染.采用凝胶色谱对水中溶解性有机物(DOM)的分子质量分布进行了研究,结果显示:在254 nm波长处,O<,3>/MBR工艺混合液中DOM的吸收强度明显低于MBR的,尤其是分子质量为500～2 000 u的有机污染物,说明臭氧预氧化能够减轻这类物质引起的膜污染.运行结束后,通过扫描电镜观察发现,臭氧预氧化能够有效降低膜孔的堵塞,从而有助于控制不可逆污染对膜过滤过程的影响.     

不同超滤组合工艺对滤池反冲洗废水的处理效能

为了探究超滤对滤池反冲洗废水的处理效果及其组合工艺对膜污染的控制效能,采用直接超滤、在线混凝/超滤、混凝/沉淀/超滤3种不同工艺处理滤池反冲洗废水。结果表明,3种工艺对浊度的去除率都在99.5%以上,出水COD_(Mn)均在1.20 mg/L以下,表明超滤对浊度和COD_(Mn)具有优异的去除效果;直接超滤工艺对UV_(254)的去除率为(26.93±4.14)%,而在线混凝/超滤工艺与混凝/沉淀/超滤工艺对UV_(254)的去除率分别可达到(37.41±3.57)%和(40.87±6.22)%,明显优于直接超滤工艺;3种工艺对原水中荧光类污染物的去除效果均不明显;通过分析3种工艺的出水水质、膜污染情况以及傅里叶红外光谱图和膜表面形貌图发现,直接超滤造成的膜污染最为严重,且不可逆污染占主导,出水水质情况表明预处理能够降低超滤进水污染物负荷,并且改变水中污染物形态,因此预混凝能够有效缓解膜污染,而混凝/沉淀/超滤工艺对膜污染的缓解效果最好;同时,膜污染模型拟合结果表明,滤饼层过滤和临界阻塞是引起直接超滤膜污染的主要原因。     

复杂进水条件下微滤膜的膜污染解析

微滤膜在处理由钢铁废水、生活污水、工业废水等形成的综合废水时出现了膜通量下降、产水量降低的问题。为了解析膜污染原因,对污染膜进行了力学性能测试、膜孔结构表征和膜垢特征元素分析。结果表明,膜丝外表面由无机垢体、大分子有机物、胶体等经长期累积形成了致密的凝胶层;内表面的膜孔则被有机污染物和无机盐沉淀附着,分析原因是反洗水中加入了过量的次氯酸钠所致。降低膜进水浊度和COD、加强反洗和提高错流速度、降低成垢离子浓度是控制膜外表面污染的有效方法;控制反洗水中次氯酸钠投加量,使反洗水pH值<8.0是解决膜丝内表面污染的有效方法。     

活性炭表面性质对其控制超滤膜不可逆污染的影响

不可逆污染是影响超滤技术在水处理领域推广的重要因素。选取三种粉末活性炭A、B、C作为吸附剂进行膜前预处理后,通过进行浸没式超滤膜污染试验,考察活性炭吸附对超滤膜不可逆污染的控制作用,并分析活性炭的物理化学性质及其对天然有机物的吸附效果与控制不可逆膜污染之间的关系,探讨活性炭吸附前处理对不可逆膜污染的影响机理。试验表明,活性炭吸附对超滤膜不可逆污染有一定的控制作用,三种活性炭对不可逆膜污染的控制效果为A≈BC;而三种活性炭对原水中有机物的吸附效果顺序为ABC,说明活性炭对水中天然有机物的整体吸附性能并不能完全反映其控制不可逆膜污染的效果。进一步分析活性炭理化性质后发现,针对东江原水,活性炭的比表面积、中孔结构以及表面酸性和碱性基团的数量,均影响活性炭吸附前处理控制不可逆膜污染的效果。     

浸没式厌氧双轴旋转膜生物反应器的开发

针对浸没式厌氧膜生物反应器的膜污染问题,开发了一套内置双轴旋转膜组件的浸没式厌氧膜生物反应器.系统的容积为120 L,内装填平板超滤膜.膜组件采用双轴同向旋转,由膜旋转形成的湍流可减缓膜表面的浓差极化及凝胶层的形成,从而有效控制膜污染.与传统厌氧膜生物反应器相比,该工艺具有结构紧凑、除污效果好、能耗低和可大幅度减轻膜污染等优点.     

浸没式膜混凝吸附反应器处理北江水的试验研究

采用浸没式膜混凝反应器(MCR)和浸没式膜混凝吸附反应器(MCAR)处理北江流域地表水,考察了两种工艺对污染物的去除效果及膜污染情况。结果表明,MCR与MCAR的出水浊度均低于0.100 NTU;随着混凝剂投加量的增加,MCR对有机物的去除效果逐渐提高,跨膜压差(TMP)的增加速率逐渐降低;在相同混凝剂投加量条件下,MCAR对有机物的去除效果优于MCR,且膜污染程度会进一步减缓。     

城镇污水深度处理中浸没式超滤膜技术的应用

在概述浸没式超滤膜工艺流程的基础上，对浸没式超滤膜技术在某城镇污水处理厂二沉池污水深度处理中的应用展开研究，在分析絮凝剂质量浓度确定、原水池清理、膜丝表面沉积物处理、膜丝反洗断裂的预防等技术应用控制要点后，重点考察了超滤膜技术对原水浑浊度、SS、COD、TP及粪大肠菌群等污染物的去除效果。结果表明，浸没式超滤膜技术对城镇污水的深度处理效果及出水水质明显优于污水处理厂原砂滤处理工艺，技术的成功应用也为国内城镇污水回收利用提供了可行路径。     

预处理对东江原水超滤过程中膜污染的控制作用

以珠江流域东江水作为原水,研究不同预处理(混凝、吸附、氧化)及其组合对水体中有机污染物的去除效果及对超滤膜污染的控制作用。试验结果表明,针对东江原水中天然有机物的去除,聚合氯化铝(PACl)、粉末活性炭(PAC)和高锰酸钾(KMnO4)的最佳投加量分别为20、30、0. 1 mg/L;三种单一预处理方法能够在一定程度上缓解膜通量衰减,而两两组合预处理则能够进一步提高膜运行通量;对于聚偏氟乙烯膜,PACl+PAC组合预处理对膜污染的控制作用最好。对于UV254和蛋白质,PACl和KMn O4对其去除效果优于PAC;对于多糖,三种预处理方法对其去除效果均不佳(<40%),其中PAC略好于PACl和KMn O4。此外,三种单一预处理方法对腐殖酸类荧光物质的去除效果高于蛋白质类荧光物质,而组合预处理能够更加显著地降低这两类荧光物质的响应强度,其中PACl+PAC组合预处理对有机物各荧光组分的去除效果最佳。通过对膜污染物成分的识别分析可知,东江原水中造成超滤膜污染的物质有腐殖酸类、多糖类和蛋白质类物质,而化学不可逆污染物主要为多糖类物质及少量的腐殖酸类物质,化学可逆污染物主要为蛋白质类物质及部分腐殖酸类物质。     

超滤膜污染EFM清洗效果研究及污染物成分分析

以长期运行后的受污染超滤膜为研究对象,考察了采用不同维护性化学清洗（EFM）方式对受污染膜组件的清洗效果,并采用扫描电镜（SEM）和能谱仪等对造成膜污染的污染物成分进行了分析.结果表明,EFM清洗的最佳方式为以柠檬酸清洗为主,间歇采用NaCLO清洗,最佳投药量均为200 mag/L;结合SEM和能谱仪的检测结果可以得出,含有Fe、Si等元素的无机污染物是造成膜污染的主要污染成分,而EFM清洗前有机物在膜表面的沉积相对较少.     

GO-ZnO共混改性PVDF膜的制备及抗污染性能

将不同量的GO-Zn O加入PVDF铸膜液中,通过浸没沉淀法制备PVDF复合超滤膜。利用FTIR、接触角、SEM对表面化学组成、亲水性和膜微观结构形貌进行了分析与表征,考察了GO-Zn O对膜性能的影响。同时以牛血清白蛋白和腐殖酸作为污染物进行过滤试验,分析了该复合膜的分离性能和抗污染性能,考察了污染膜清洗后的通量恢复效果。结果表明,添加GOZn O后的复合膜具有不同于基膜的渗透性能。随着添加量的增加,膜通量先增加后降低,并且在添加量为0.5%时,膜通量和膜通量恢复率均达到最大,即膜分离和抗污染性能最佳。     

操作条件及运行通量对超滤膜污染的影响

从优化操作工艺和摸索长期运行零污染通量2个角度对浸没式超滤膜污染进行了研究.结果表明:曝气强度为40m3/(m2·h)时,对膜污染的去除可取得良好的效果;运行周期越短,膜污染越轻;存在一个通量范围,在此范围内,TMP和膜阻力随时间增长缓慢,一旦超出了这个范围,TMP和膜阻力便会随时间增长迅速增加.     

浸没式连续微滤用于再生水处理的试验研究

结合天津市某再生水厂浸没式连续微滤工艺的运行情况和化学清洗效果,设计浸没式连续微滤试验装置,研究该工艺的最佳过滤周期和气水反冲洗参数以及微滤工艺中影响膜化学清洗效果的加药过程,并提出有效的改进措施.试验结果表明:①在该水厂进水水质条件下,微滤工艺的最佳过滤周期为50 min,最佳气水反冲洗方式为:先气洗40s冲刷膜表面截留的污染物,再气水同时反冲洗15 s将污染物带走;②气水反冲洗过程中定期投加的NaClO会影响氯化学清洗效果,故在保证抑制反洗设备中微生物滋生条件下可适当减少反冲洗过程中NaClO的投加次数或投加量;③间隔投加定量的HCl能提高氯化学清洗效率,延长酸化学清洗周期,降低酸对膜的损伤,延长膜寿命.     

二次在线混凝对浸没式超滤膜性能的影响

目前,膜污染是阻碍超滤技术大规模推广应用的主要因素之一.以聚合氯化铝作为混凝剂,考察了二次在线混凝对浸没式超滤膜处理沉淀池出水性能的影响.结果表明,与浸没式超滤膜直接过滤沉淀池出水相比,二次在线混凝虽对膜出水的水质影响不大,但明显减缓了膜污染;二次在线混凝工艺的混凝剂投量对减缓膜污染的效果有较大影响,在试验的原水水质条件下,最优混凝剂投量为0.6 mg/L(以Al2O3计);二次在线混凝不影响膜的化学清洗,污染后的膜经次氯酸钠清洗后跨膜压差可完全恢复.     

含炭高密度沉淀池/超滤工艺处理污水厂二级出水

采用含炭高密度沉淀池/超滤组合工艺处理污水厂二级出水,考察了其对常规指标和微量有机污染物的去除效能,并对膜污染特性进行了分析。结果表明,组合工艺对浊度的去除率高达99.9%,出水浊度在0.01 NTU左右;对DOC、UV(254)、TP、氨氮和TN的平均去除率分别为41.02%、49.82%、60.44%、23.34%和10.90%;三维荧光光谱分析表明,组合工艺能有效去除水中的腐殖质和蛋白质类有机物;通过LC-MS/MS检测水中微量有机污染物发现,组合工艺可以使水中的微量有机污染物含量下降66%以上;同时含炭高密度沉淀池预处理能有效减轻膜污染,使跨膜压差增长速度减缓。     

三维荧光评估不同净水工艺中有机物去除效果

三维荧光光谱技术能对水中的有机物进行有效识别和分析。结合有机物综合指标和三维荧光光谱技术,对珠三角地区某典型净水厂水处理工艺中的有机物的去除情况进行了考察分析。研究结果表明,东江水源受到轻微污染,原水中有机物成分以芳香蛋白类、溶解性微生物代谢物为主,腐殖酸类含量较低。传统处理工艺对东江原水中有机污染物的去除效果有限,臭氧-生物活性炭深度处理工艺对原水中有机污染物的去除起主要的作用,区域标准积分的去除率达到70%以上。三维荧光光谱分析能有效监测水中有机物的去除情况,为水厂的水质监测提供了一种有效的技术手段。     

平板超滤膜在微污染水源水处理中的应用研究

为解决微污染水源水处理难题,采用浸没式平板超滤膜进行了超滤直接处理微污染水源水的现场中试研究.结果表明,直接超滤对微污染水源水中浊度的去除率＞99.0%,出水浊度＜0.1 NTU;对CODMn的去除率为25.8%～46.9%,出水CODMn＜2.5 mg/L;对UV254的去除能力相对较低,平均去除率为13.3%;超滤膜跨膜压差的增幅和过滤时间呈较好的线性关系;辅助空气表面冲洗可明显降低跨膜压差的平均增长速率,膜清洗效果明显改善.     

浸没式超滤膜处理高藻水的反冲洗影响因素研究

膜污染是制约浸没式超滤膜高效处理高藻水的关键，合理优化超滤反冲洗策略有助于改善系统整体运行性能。为此，采用截留分子质量为150～300 ku的超滤膜过滤高藻水，探究不同反冲洗方式及排空周期等条件下跨膜压差的变化情况。结果表明，单独气洗在控制跨膜压差增长方面比单独水洗表现得更好；气洗强度越大，跨膜压差的增长速度越慢，当气洗强度为60 m³/(m²·h)时对跨膜压差的控制效果最佳。增加反冲洗强度可能会加剧藻细胞的破裂，造成膜池中蛋白质类物质和溶解性微生物代谢产物的增加。增加膜池排空周期可减缓跨膜压差的增长，当排空周期为12 h时对跨膜压差的控制效果最优。低强度的气水联合冲洗一定程度上能够有效缓解膜污染，这可能与膜表面黏附的污垢减少以及膜池中颗粒物的尺寸增大有关。