微污染水处理中投加粉末炭减缓膜污染的机理研究

采用MBR(膜生物反应器)及MBR-PAC(PAC,粉末活性炭)组合工艺处理微污染湖水.试验考察了各工艺条件下的膜污染状况,发现投加PAC降低了膜阻力,利于减缓膜污染.为了进一步研究相应的机理,采用空间排阻液相色谱(SELC)法对粉末炭投加前后膜污染物的分子量分布(MWD)进行了直接和间接的测定.结果表明,在MBR应用于微污染湖水处理时,小分子物质是一类重要的膜污染物质.PAC对大量小分子污染物(MW<3 000)的有效吸附去除是投加PAC后膜污染状况改善的重要原因.     

微粒子辅助过滤控制膜污染

基于微粒子辅助过滤原理,提出了一种新型膜污染控制方法,通过在膜表面形成一层疏松滤饼层控制膜污染.通过向原水中加入硅藻土颗粒,使其在膜表面形成一层疏松滤饼层,防止污染物直接在膜表面形成致密性滤饼层导致膜通量急剧衰减,从而达到缓解、控制膜污染的目标;进行周期性气-液混合清洗后,膜与硅藻土颗粒同时得到清洗再生.实验通过加入不同量、不同粒度硅藻土粒子验证膜污染控制效果.结果表明:硅藻土助滤剂对超滤过程膜污染控制效果与助滤剂粒径大小以及投加量有关.加入适量较大粒径助滤剂可有效降低过滤阻力,提高膜通量.而助滤剂粒径过小或投加量过多反而会增大过滤阻力,加剧通量衰减.投加2.0g/L粒径为35μm的硅藻土助滤剂为实验最佳条件,可使相对膜通量和通量恢复率分别提高9%和8%.     

粉末活性炭-超滤对城市污水深度处理的试验研究

采用粉末活性炭(PAC)-超滤(UF)的组合工艺对城市二级生化处理出水进行深度处理.研究了粉末活性炭的投加对主要污染物的去除效果和对膜渗透性能的影响.结果表明,UF本身具有良好的截留SS功能和除菌作用.投加PAC对CODcr、BOD5和色度的去除率分别为55.3%,35%和69.7%.同时投加粉末活性炭能有效地提高膜通量,通过反冲洗,膜通量能得到很好的恢复.     

颗粒悬浮填料复合式膜生物反应器的过滤性能研究

介绍了颗粒填料复合式膜生物反应器(HMBR)在工业废水处理中的应用.在运行条件一致的情况下,对普通膜生物反应器(MBR)和颗粒填料复合式膜生物反应器(HMBR)进行了对比实验,着重研究了颗粒填料在膜污染控制方面的作用.结果表明:由于投加填料颗粒,HMBR的沉积层阻力减少了86%,临界通量增长了约20%;在长期运行过程中MBR的膜污染速率是HMBR的3.3倍.在膜生物反应器中投加颗粒填料可以有效地改善其过滤性能,减缓膜通量的下降.     

在汲取液中投加化学清洗剂控制压力延滞渗透膜生物反应器膜污染的研究

压力延滞渗透膜生物反应器(PROMBR)是一种将压力延滞渗透(PRO)技术与活性污泥法相结合的新型污水处理工艺,可以实现水和能量的同步回收.然而,由于正渗透(FO)膜的多孔支撑层朝向组成复杂的活性污泥,导致PROMBR的膜污染严重.本文借助在汲取液中添加化学清洗剂来实现PROMBR膜污染的原位控制.结果表明,在汲取液中投加化学清洗剂可以利用反向渗透将清洗剂输送到FO膜支撑层,从而实现膜污染物的去除.在汲取液中投加HCl可以显著提升FO膜的运行通量,而在汲取液中投加NaClO无法提升FO膜的运行通量.投加HCl对FO膜支撑层表面和孔内的有机污染和生物污染影响不大,但是可以有效缓解无机污染.投加NaClO能够有效减少FO膜支撑层表面和孔内的有机污染和生物污染,但是对无机污染没有影响.相比于有机污染和生物污染,无机污染对PROMBR中FO膜通量下降的贡献更大.     

纳滤深度处理抗生素制药废水膜污染及其控制研究

采用Osmonics的DK和DL纳滤膜对抗生素制药废水进行深度处理.对纳滤膜污染的影响因素进行了考察.结果表明,在相同条件下,DK膜的通量随时间的下降幅度小于DL膜,截留率大于DL膜.随着溶质浓度或溶液温度的升高,纳滤膜的通量下降幅度增大,截留率增大.采用ATR-FTIR及EDX分析膜面污染物质,并结合水质分析结果可知,3 h纳滤过程中引起膜污染的主要物质是硫酸钙、碳酸钙等无机物.为了控制膜污染,考察了在原料液中添加药剂对膜污染的影响.结果表明,添加盐酸或柠檬酸能使膜通量下降减缓,却使截留率降低;添加EDTA能使膜通量下降减缓,并使截留率增大.添加药剂后,膜面污染物的红外吸收峰被削弱,钙、硫和氧元素的质量百分比降低.其中添加EDTA后,膜面红外谱图及元素组成与清洁膜最接近.     

超滤膜法浓缩薏苡仁多糖提取液

研究了薏苡仁多糖的超滤膜法提取液浓缩和除小分子杂质过程,并对膜工艺过程的浓差极化及膜污染展开分析,在此基础上对膜清洗进行了尝试,得到适合的膜清洗工艺.在四种陶瓷超滤膜中,截留分子量为150 kDa的超滤膜最适合于薏苡仁多糖提取液浓缩;当压力在0.13~0.21 MPa,温度在20~60℃时,压力和温度的提高均有利于超滤膜通量的增大,但也会加剧膜通量的下降;在超滤过程中,膜污染阻力随着时间的延长而不断增大,而浓差极化效应则不断减小;采用热水,碱洗和次氯酸钠清洗后,膜水通量能够恢复到实验前的水平.     

浸没式超滤膜组件运行参数的优化

曝气量、抽停比、膜通量、反洗水量等工艺参数是影响浸没式超滤膜污染的主要因素,采用正交试验的方法对这些因素的影响显著性进行分析,从方差分析的结果可得曝气量和抽停比对膜污染具有极为显著地影响作用,反洗水量对膜污染具有显著影响,所设定的膜通量对膜污染无显著影响.通过因素水平表对工艺参数进行优化,最终优化得到的工艺参数为,曝气量为4Nm3/h,抽停比为16min/2min,反洗水量为产水量的80%,膜通量为55LMH.膜组件在最优的条件下可以稳定运行3~4d,之后需要进行在线化学清洗.     

超滤法提纯茶多酚的研究

对比考察了几种不同膜材质、不同截留分子量和不同构型的膜系统对茶叶水提液中茶多酚的分离效果,比较了不同清洗剂对膜污染的清除效果.结果表明,Ultra-flo超滤系统适于茶多酚的提纯,尤其是聚偏氟乙烯膜UF-602-5和聚砜膜UF-610,膜通量较大,茶多酚透析率高.膜污染后,碱性清洗剂对茶叶污染物具有一定的去除能力,酸性清洗剂几乎没有任何效果,氧化性清洗剂去污性虽很强,但易对膜造成损伤.选用UF-602-5膜连续做了5个批次的重复超滤实验,结果显示,加水套洗可提高茶多酚的收率,改善分离效果,但随实验批次的增加,膜通量逐渐衰减.     

膜生物反应器中临界通量理论的研究

膜污染是影响膜生物反应器大规模化应用的重要因素之一,而膜生物反应器在低于临界通量运行时能有效减缓膜污染.介绍了临界通量理论的概念、测定方法、产生机理和影响因素,并对各影响因素间的相互关系做了探讨.其中临界通量概念有强弱两种形式,膜生物反应器工艺应用的主要为弱形式的临界通量;临界通量的测定方法主要包括流量阶梯法、压力阶梯法和滞后效应法等;临界通量存在的机理可归结于活性污泥粒子所受的趋向于膜表面的拖曳力与粒子的返混作用达到了平衡,而拖曳力与返混力的大小主要与膜与膜组件特性、混合液性质及操作条件有关,且各个因素间相互影响.     

SIMULATION OF FLUX DECLINE DUE TO PARTICULATE FOULING IN ULTRAFILTRATION

The flux decline in thin-channel and tubular ultrafiltration (UF) modules due to fouling by dilute suspensions is presented for a wide range of operating conditions. The dynamics of fouling is simplified by viewing the particle deposition on the membrane surface at discrete time as a steady state event and formulating the problem as an infinite series of successive events. Only inertial effects are considered and it is assumed that for a dilute system, particle-particle interactions and forces of interaction between particles and membrane walls are insignificant. Further, at such low concentration, the motion of fluid and particle may be taken independent of each other. The equations of motion for the particles are solved by Fourthorder Runge-Kutta method, where the fluid flow is obtained from the finite difference solution of Navier-Stokes equation. The present theoretical calculations of flux decline due to particulate fouling at typical UF operating conditions indicate that the inertial effects are important and under positive wall permeation flux conditions, particles are encouraged to migrate to the membrane walls.     

Effect of PAC addition on immersed ultrafiltration for the treatment of algal-rich water

The aim of this study was to evaluate the effect of powdered activated carbon (PAC) addition on the treatment of algal-rich water by immersed ultrafiltration (UF), in terms of permeate quality and membrane fouling. Experiments were performed with a hollow-fiber polyvinyl chloride ultrafiltration membrane at a laboratory scale, 20-25°C and 10 L/(m(2) h) constant permeate flux. UF could achieve an absolute removal of Microcystis aeruginosa cells, but a poor removal of algogenic organic matter (AOM) released into water, contaminants responsible for severe membrane fouling. The addition of 4 g/L PAC to the immersed UF reactor significantly alleviated the development of trans-membrane pressure and enhanced the removal of dissovled organic carbon (by 10.9±1.7%), UV(254) (by 27.1±1.7%), and microcystins (expressed as MC-LR(eq), by 40.8±4.2%). However, PAC had little effect on the rejection of hydrophilic high molecular weight AOM such as carbohydrates and proteins. It was also identified that PAC reduced the concentrations of carbohydrates and proteins in the reactor due to decreased light intensity, as well as the MC-LR(eq) concentration by PAC adsorption.     

操作压力和溶液组成对蛋白质在超滤过程中的膜污染的影响

研究了操作压力和溶液组成(溶质浓度、pH值和水质硬度)对牛血清蛋白在超滤过程中发生的膜污染的影响,同时使用扫描电子显微镜观察了实验所用的超滤膜的结构.研究发现,在膜过滤的过程中,存在着极限膜通量,增大操作压力和进水中蛋白质浓度只能加速膜污染的速度,但不能增强最后的膜污染程度;增大溶液的pH值,以及减小水质硬度,都能够减轻蛋白质在超滤过程中的膜污染程度.     

粉末活性炭-超滤膜联用去除水体藻类

针对日益严重的水体藻类污染问题,分别选用粉末活性炭(PAC)、超滤(UF)及其组合工艺对富藻水体藻类物质(铜绿微囊藻)去除特性进行研究.实验结果表明,单独的粉末活性炭工艺即使在高投加量情况下(PAC投加量为120 mg/L)对藻类物质去除效果不佳;单独的超滤膜工艺虽然对藻类物质有较好的去除效果(去除率达到95％),但是...     

超滤膜渗透通量法评价水质的研究

提出了一种通过超滤膜水的渗透通量或渗透体积评价水质污染状态的新方法．从我国不同地区取来18种水质,包括井水、河水、海水、湖水,并用固定超滤膜的超滤实验装置进行了测试,水渗透体积和水通量随时间的变化可以表征水样中污染物的含量,以此描述水质的差别．由串联阻力模型推导出的修正污染指数（MFI）数学关系并结合渗透体积和水通量的实验数据拟合出18种不同水质的MFI．结果表明,水渗透体积随时间、渗透通量随时间及操作压力的变化与MFI值是一致的．并且从膜污染的理论上解释了超滤膜的实验结果．     

A coagulation-powdered activated carbon-ultrafiltration--multiple barrier approach for removing toxins from two Australian cyanobacterial blooms

Cyanobacteria are a major problem for the world wide water industry as they can produce metabolites toxic to humans in addition to taste and odour compounds that make drinking water aesthetically displeasing. Removal of cyanobacterial toxins from drinking water is important to avoid serious illness in consumers. This objective can be confidently achieved through the application of the multiple barrier approach to drinking water quality and safety. In this study the use of a multiple barrier approach incorporating coagulation, powdered activated carbon (PAC) and ultrafiltration (UF) was investigated for the removal of intracellular and extracellular cyanobacterial toxins from two naturally occurring blooms in South Australia. Also investigated was the impact of these treatments on the UF flux. In this multibarrier approach, coagulation was used to remove the cells and thus the intracellular toxin while PAC was used for extracellular toxin adsorption and finally the UF was used for floc, PAC and cell removal. Cyanobacterial cells were completely removed using the UF membrane alone and when used in conjunction with coagulation. Extracellular toxins were removed to varying degrees by PAC addition. UF flux deteriorated dramatically during a trial with a very high cell concentration; however, the flux was improved by coagulation and PAC addition.     

膜法纯化液相沉淀法合成的纳米Fe2O3水合物

采用超滤膜分离技术纯化由液相沉淀法合成的纳米氧化铁水合物,考察超滤膜材质及截留分子量(MWCO)、膜分离过程操作参数对透过通量大小及稳定性的影响;并研究膜污染机制及相应的清洗方案.结果表明,纯化效果好、效率高,且污染膜易于清洗,可重复使用,膜法纯化不失为一有效的纯化新途径.     

钢铁废水超滤工艺优化现场试验研究

在钢铁工业废水回用深度处理装置上,内压式中空纤维超滤膜HYDRAcap60系统被用于反渗透预处理.介绍了针对膜污染问题开展的工艺优化现场试验,给出了优化工艺条件.分析了膜污染物的成分,并讨论了膜污染的可能机理.在超滤膜前在线投加粉末活性炭-三氯化铁混合絮凝剂对促进系统稳定运行效果明显,有效解决了膜污染的发生.现场试验分为条件试验和优化工艺确认试验,确认试验连续运行近3个月,期间试验装置跨膜压差没有明显增加.酸性和碱性溶液化学清洗(CIP)和加药反洗(CEB)对系统性能恢复都有明显作用,透过膜的清洗液循环非常重要.     

TiO_2动态改性膜应用于MBR的研究

采用二氧化钛(TiO_2)纳米粒子对聚偏氟乙烯中空纤维膜微滤膜(PVDF MF,0.1μm)和实验室自制聚砜中空纤维膜超滤膜(PSF UF,0.05μm)进行表面亲水改性,以期提高膜的抗污染能力.采用膜接触角、纯水通量、出水TOC、膜压差和扫描电子显微镜(SEM)进行表征了TiO_2动态膜的性能.将TiO_2纳米颗粒改性后的PVDF MF和PSF UF膜应用于膜生物反应器(MBR)处理模拟焦化废水(TOC=500 mg/L),考察了其对MBR过滤性能的影响.实验结果表明,改性后膜的水接触角明显减小,亲水性增强,TMP升高速率明显降低,模拟焦化废水,TOC的去除率平均可达95%,经返洗及次氯酸钠清洗后膜表面TiO_2层外观没有明显变化.改性后的膜组件较显著地增加了MBR的膜抗污染的优势,且具有一定的稳定性.因此,将TiO_2动态改性耐污染膜应用于MBR是可行的.