钢铁废水近零排放工程设计案例

江苏某钢铁企业废水深度处理设计进水规模为 1.5×10⁴ m³/d,采用“超滤+反渗透+钠床”组合工艺,反渗透浓水再经浓水反渗透后进一步回收产水。超滤设计膜通量为 50 L/（m²·h）,回收率≥90%,反渗透设计通量 19 L/（m²·h）,回收率≥75%,浓水反渗透设计通量 16 L/（m²·h）,回收率≥75%。出水经多级回用分质供水,系统产水的浓盐水送至高炉冲渣,实现了全厂无废水外排。膜系统设备投资1 600万元,成本为1.23元/m³进水。     

某工业园区中水回用废水零排放工艺实验研究

中水回用废水水质较差，离子含量高，远达不到零排放标准。为此，采用超滤、反渗透与液碱软化工艺对其进行处理，并探究工艺最优化条件。试验结果表明：废水经过两次反渗透膜浓缩，浓水的TDS可达49 221 mg/L，后续可进行蒸发分盐处理，清液水质达到所要求的水质标准；超滤膜的平均通量可设定在50 kg/m²·h，在40 kg/m²·h左右可进行反冲洗操作；一级反渗透在通量为18 L/m²·h，回收率为75%的情况下，最佳压力设定为12 bar；二级反渗透在通量为15 L/m²·h，回收率为75%的情况下，最佳压力设定为20 bar；选用液碱-纯碱软化法对一级反渗透浓液进行软化，在两者加药量分别为303.53 mg/L和67.41 mg/L时，处理后出水Ca²⁺、Mg²⁺分别为7.20 mg/L和18.00mg/L，达到了反渗透进水要求。     

基于海水淡化中试的超滤膜清洗工艺及机理

为了对海水淡化过程中的超滤膜进行清洗，利用超滤中试设备研究了反洗水和清洗药剂对超滤膜清洗的效果。分别研究了不同的反洗用水对于跨膜压差的影响，结果表明，清洗效果：淡水（自来水）>超滤产水>反渗透浓水。另选用不同的酸性清洗剂与碱性清洗剂进行清洗，结果表明，清洗效果：柠檬酸>草酸>盐酸>次氯酸钠>氢氧化钠，柠檬酸清洗效果最好，纯水透过速率可从283.24 L/(m²·h)恢复至571.56 L/(m²·h)。此外，实验证明碱洗+酸洗效果优于单独清洗效果，先用氢氧化钠清洗，再用柠檬酸清洗，纯水透过速率可从283.24 L/(m²·h)恢复至818.81 L/(m²·h)。本研究成果对于海水淡化过程中超滤膜的维护具有较好的应用前景。     

正渗透策略和化学清洗海水淡化反渗透膜

为解决海水淡化过程中反渗透膜的污染问题，研究了基于正渗透策略的反渗透产水、模拟反渗透浓水、模拟海水不同的组合清洗和清洗时间对膜通量和截留率的影响。针对不可逆污染，研究了不同化学清洗药剂、浸泡时间、浓度对膜通量和截留率的影响。结果表明，正渗透策略清洗方式中，淡水/模拟反渗透浓水的组合清洗方式效果最佳，其归一化通量从9.48 L/(m²·h·MPa)提升至13.6 L/(m²·h·MPa)，截留率从80.59%提升至92.80%。此外，经质量分数为2%的柠檬酸溶液浸泡2 h后，再使用质量分数为1%的乙二胺四乙酸四钠盐和0.3%的三聚磷酸钠溶液浸泡1.5 h，其归一化通量从9.48 L/(m²·h·MPa)提升至14.3 L/(m²·h·MPa)，截留率从80.59%提升至96.27%。从SEM和AFM图可以看出，正渗透清洗策略并未对膜表面选择层造成损坏，且可以清洗膜表面的有机污染物和无机污染物，因此，应用这种方法对污染的反渗透膜进行清洗，可延长化学清洗周期，减少化学清洗剂用量，具有一定的工业应用前景。     

涠洲岛海水淡化工程设计

针对涠洲岛淡水资源现状,设计了450m~3/d的反渗透海水淡化系统,取水方式为潮汐引流式取水,预处理采用原水→自清洗过滤→混凝-沉淀→超滤工艺流程,回收率为90%。选用海德能SWC4-LD反渗透膜组件,脱盐率99.8%,回收率45%,一级两段4∶2排列,6支膜壳,膜壳采用4芯装,设计水通量为20.8L/×(m~2·h)。设置精度为5μm的保安过滤器,采用转子式能量回收装置。反渗透产水投加艾克ENK-107海水淡化专用阻垢剂,杀菌剂选择浓度为0.1%～1.0%的戊二醛溶液。模拟运行结果:产水TSD为92.86mg/L,其余指标均满足国家饮用水指标准,证明参数设置、膜元件选型合理,工程总功率为93.4kW。     

基于响应面法光热-光电膜蒸馏系统优化研究

设计并搭建了太阳能光热-光电方腔型膜蒸馏系统,为研究该系统机理与优化问题,首先以料液进口温度、流量、太阳辐照度为影响因子,膜通量、能耗为响应值,采用响应面法分析各影响因子与响应值间的关系;其次结合中心复合设计法设计实验工况,建立响应值与影响因子的二次多项式回归模型,通过方差分析、实验验证对所建立的模型进行可靠性分析;最后对响应值进行响应面分析与系统优化,获得了系统最佳运行工况和最优膜通量、能耗值,并进行了实验验证。结果表明,系统最佳工况为：料液进口温度为63℃,料液进口流量为232 L/h,太阳辐照度为700 W/m²,在此工况下实际膜通量达到7.28 L/(m²·h),高于预测值6.39 L/(m²·h),两者误差为12.23%,对应的能耗值为10.40 L/(kW·h)。     

渤海湾海水混凝-超滤预处理工艺研究

采用混凝-超滤工艺对渤海湾海水进行了预处理实验,在50 L/(m2·h)和57.5 L/(m2·h)通量下考察了混凝-超滤系统的运行稳定性,研究了Fe Cl3混凝沉淀过程对超滤系统出水水质、跨膜压差及膜表面污染程度的影响。结果表明:在膜组件运行通量不超过60 L/(m2·h),温度高于14℃,Fe Cl3投量为6 mg/L时,超滤系统的跨膜压差较低,可长期稳定运行,超滤系统出水浊度小于0.15 NTU,SDI15稳定在2.0左右,达到反渗透进水水质要求。实验使用Darcy模型对膜阻力增长机理进行了分析,结果表明:Fe Cl3混凝预处理可有效减缓膜阻力的增长,特别是因膜孔内污染物堵塞和吸附产生的阻力。经过混凝沉淀预处理,膜表面的滤饼层明显松散并呈现絮体状,可有效阻挡小颗粒污染物进入膜孔内造成不可逆污染。     

短流程反渗透海水淡化预处理试验研究

针对我国沿海水质的特点,开发了集浸没式超滤及絮凝反应为一体的短流程反渗透海水淡化预处理设备,并进行了中试试验。结果表明,处理后产水水质可达到后续反渗透进水要求,SDI15<1%,浊度<0.1 NTU,并可以在33⁴0 L/(m40 L/(m²·h)的高通量下保持6个月稳定运行,可以应用于反渗透海水淡化系统的预处理过程中。     

混凝沉淀-HBF-二级软化沉淀处理航天炉煤气化废水

结合废水特点与用户需求,将“混凝沉淀-生物固定膜复合(HBF)工艺-二级软化沉淀”组合工艺应用于煤化工综合废水(航天炉煤气化废水为主)的处理中。该工程案例中,乙二醇废水预处理新型高效厌氧脱氮生物反应器(ADN反应器)设计NO₃^--N容积负荷为1.27 kg NO₃^--N/(m³·d),上升流速为2 m/h,停留时间为15.1 h;综合废水处理系统中,一级缺氧池设计TN容积负荷为0.8 kg TN/(m³·d),一级好氧池设计COD_Cr容积负荷为0.8 kg COD_Cr/(m³·d),一级好氧池设计氨氮容积负荷为0.2 kg氨氮/(m³·d)。运行结果表明,该组合工艺对煤化工综合废水的处理效果稳定。经处理后的出水COD_Cr<45 mg/L、TN<30 mg/L、氨氮<5 mg/L,出水水质满足《石油化学工业污染物排放标准》(GB 3...     

基于MXene中间层的复合纳滤膜制备及其盐水分离性能研究

通过湿法化学刻蚀得到单层MXene纳米片后，采用旋涂法将MXene纳米片负载至基膜上作为中间层制备聚酰胺复合纳滤膜，并探讨了MXene不同负载浓度对复合纳滤膜通量及盐截留性能的影响。结果表明引入MXene作为中间层，使得圆泡状形貌在所得膜表面形成，当旋涂1 mL浓度为0.1 g/L MXene时，通量为24.2 L/(m²·h)，硫酸钠截留率为97.4%，相比传统膜(通量12.9 L/(m²·h)，硫酸钠截留率96.3%)性能提升明显。随着MXene旋涂负载浓度增加，通量逐渐减小，而硫酸钠截留率则存在先增加后减小再稳定的趋势，截留率最高可达98.8%(通量16.3 L/(m²·h))。     

脱乙酰基改性乙酸纤维薄膜对乳化油分离及积垢机理的探究

利用静电纺丝制造乙酸纤维素膜（CA纤维膜）,并利用添加TiO₂及脱乙酰基（d-CA）对CA纤维膜进行改性,后续对膜过滤特性、渗透通量、油水乳化液去除效率、反洗特性及积垢机制进行讨究。结果显示,CA纤维膜通过TiO₂及d-CA改性后可以提高膜的热稳定性及亲水性能,并得到稳定的纯水通量和过滤通量;最佳的比例为TiO₂@d-18.5%CA纤维膜,在40kPa跨膜压差、60min的操作条件下,其纯水通量、过滤通量、1g/L油水乳化液去除效率以及反洗后通量分别为824.8L/(m²·h)、(311.3±12.5)L/(m²·h)、93.6%±1.1%、451.5L/(m²·h);另外,添加TiO₂可能导致油水乳化液在膜表面不可逆阻力比例的增加,脱乙酰基改性CA纤维膜则可以降低膜自身阻力及增加可逆阻力的比例,提高CA纤维膜在油水分离方面的潜力。     

超滤-反渗透工艺在城市污水回用中的可行性实验

针对城市污水回用于冷却循环水中电导率及盐分等要求,通过对岩东污水处理厂标排口出水进行超滤-反渗透(错流)实验,在超滤系统回收率达90%及超滤-反渗透系统回收率达75%的基础上,设计超滤膜通量30L/(m~2·h)和反渗透膜通量20 L/(m~2·h)系统能稳定运行,超滤出水浊度0.3 NTU,SDI≤2.0,反渗透能保证除盐率在99%以上稳定运行。     

含甲基纤维素的NaA沸石膜的制备和表征

NaA沸石膜具有规则的孔道结构,利于分子传输,在有机物脱水领域有一定的应用。为使沸石膜生长更连续均匀,提高渗透汽化性能,本文以甲基纤维素作为空间限制剂加入合成液,探究碱度、晶化温度以及晶化时间对膜的影响,按最优条件制备合成液,并依据质量比m(MC)∶m(H₂O)=1∶100添加甲基纤维素,制备NaA沸石膜。表征方法采用XRD、SEM和渗透汽化3种方式,结果表明添加甲基纤维素的沸石膜表面结构完整,生长致密且性能优良,在75℃下对0.6mol/L的NaCl水溶液做渗透汽化测试时,通量达8.33kg/(m²·h),盐离子截留率为99.95%。在0.6mol/L的NaCl的水溶液中测试72h,结果表明添加甲基纤维素的NaA沸石膜时间依存性更好,通量保持在8.30kg/(m²·h)左右,离子截留率稳定在99.90%。渗透汽化分离ω(C₂H₆O)=90%乙醇的水溶液,随着温度从60℃升高到75℃,沸石膜的通量由1.55kg/(m²·h)升高到2.56kg/(m²·h),渗透侧水含量保持在99.90%左右。     

表面活性剂对电渗析减量化工业含盐废水的影响

目前表面活性剂对电渗析系统影响的研究不够具体。本文考察了表面活性剂类型对电渗析法减量化工业含盐废水的影响。结果表明：以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和十二烷基二甲基苄基氯化铵(DDBAC)为典型的阴离子型和阳离子型表面活性剂会对电渗析系统造成抑制效应，通过在膜表面形成污染层，导致膜电阻从4.72Ω·cm²上升至30.46Ω·cm²和15.23Ω·cm²，从而降低浓缩倍数，相比纯氯化钠体系脱盐率分别下降4.54%和4.75%，通量下降了0.19mol/(m²·h)和0.2mol/(m²·h)，经济性降低，且SDBS和DDBAC的迁移率高达58.55%和90.45%。辛烷基苯酚(OP-10)和硫代甜菜碱(SB-12)为典型的非离子型和两性型表面活性剂，对电渗析系统没有明显的影响。相比纯氯化钠体系，膜电阻、脱盐率和离子通量均保持在同一水平。本实验揭示了表面活性剂对电渗析性能的影响机制，为电渗析法应用于工业含盐废水的减量化奠定了坚实的基础。     

“化学软化+TUF”组合工艺在焚烧厂垃圾渗滤液的应用研究

采用“化学软化+TUF”对焚烧厂垃圾渗滤液MBR产水进行预处理,探究了不同Ca(OH)₂加药量的软化效果、管式超滤膜的运行稳定性及组合工艺的处理效果、膜污染控制方式和反渗透运行稳定性。结果表明：Ca(OH)₂加药量占比为90%时,组合工艺对硬度、SiO₂、COD的去除率分别为94.3%、66.7%、30.0%,出水浊度为0.22 NTU,说明组合工艺对硬度、COD、SiO₂、浊度均有较好的去除效果。管式膜产水平均通量在390 L/(m²·h)左右,运行压力稳定在0.25 MPa,通量和压力运行稳定,反洗通量恢复性好。采用HCl(5%)+NaOH(3%)+NaClO(5%)的化学清洗方式可能较好地恢复膜通量。组合工艺除硬除浊处理后,后续反渗透运行稳定性明显改善。本研究可以为“化学软化+TUF”在焚烧厂渗滤液废水预处理阶段的应用提供参考。     

三嗪框架聚合物膜用于有机纳滤甲醇/正己烷分离

具备耐各种有机溶剂的微孔聚合物膜在有机纳滤领域逐渐受到重视。采用双氰基单体的超酸催化成环聚合反应，制备微孔框架聚合物薄膜(CTF-BP)，该膜具备良好的力学性能，可耐受甲醇和正己烷等常见有机溶剂。CTFBP膜内大量<1.0 nm的微孔通道使膜具备良好的筛分性能，其截留分子量为550。膜内含有的三嗪结构与羟基具有较强的亲和性，使甲醇的跨膜通量[1.10 L/(m²·h·bar)]显著高于黏度更低的正己烷通量[0.23 L/(m²·h·bar)]。采用纳滤操作将膜用于分离含低浓度甲醇的正己烷溶液[含5%(质量)甲醇的正己烷溶液]，结果显示甲醇/正己烷分离因子最高可达到1485，渗透液的总流量超过3.21 kg/(m²·h)。证实CTF-BP膜有望实现高效甲醇/正己烷分离。     

反渗透淡化工程设计案例分析

根据原水水质特点及业主对产水水质、系统要求,设计了"混凝沉淀+多介质过滤+一级反渗透+二级反渗透"的工艺系统,系统设计二级反渗透产水96 m~3/d。反渗透系统设计脱盐率98%,回收率为35%;二级脱盐率为96%,回收率为80%。文中对淡化系统的设计思路及工程流程进行了介绍,并对系统组成及关键设备亦进行了说明。     

正渗透处理模拟印染废水的性能研究

实验以1 mol/L的NaCl溶液为汲取液,以活性染料印染废水、分散染料印染废水为原料液,探究不同染料类型、膜朝向及温度对正渗透性能的影响,以及不同情况下的膜污染情况。正渗透处理两种染料都有很高的水通量;AL-FS模式初始水通量为14.79 L/(m²·h),COD截留率为98.8%,色度为99.2%。AL-DS模式下分别为17.82L/(m²·h)、93.2%和93.9%;温度由15℃升高到35℃,水通量增加了5.6%,COD截留率降低了1.1%,色度截留率降低了1.2%;超声清洗后AL-FS模式下恢复率为94.3%,AL-DS模式下为91.2%。AL-FS模式优于AL-DS,水通量随温度的升高而升高,膜清洗水通量恢复率较高。     

有机溶剂纳滤膜的润湿性对渗透和分离性能的影响

有机溶剂纳滤是一种绿色、高效、节能的新型膜分离技术，在回收和处理有机溶剂中具有广泛的应用前景。本文采用浸渍法分别将聚合物聚二甲基硅氧烷（PDMS）、嵌段聚醚酰胺（PEBAX2533）和聚乙烯醇（PVA）与聚砜（PS）超滤基膜复合，制备了3种不同润湿性的聚合物耐溶剂纳滤膜，研究了PDMS/PS、PEBAX/PS和PVA/PS复合膜对甲醇、乙醇、异丙醇、正己烷、正庚烷的渗透性能，考察了3种聚合物膜对伊文思蓝/甲醇溶液的有机溶剂纳滤性能。结果表明，有机溶剂在不同润湿性复合膜的渗透和传递性能与溶剂本身的溶度参数、分子量、黏度和极性等有很密切的相关性，溶剂的分子量、黏度、分子动力学直径越小，在同一极性复合膜中渗透通量越大；对伊文思蓝/甲醇溶液的有机溶剂纳滤分离表明，PDMS/PS和PEBAX/PS复合膜的截留率均可达90%以上，通量分别为 58.0L/(m²·h·MPa)和72.2L/(m²·h·MPa)；PVA/PS复合膜的截留率为85.1%左右，通量为57.5L/(m²·h·MPa)。     

曝气生物滤池在高标准污水处理厂提标改造中的应用

江苏某市由于区域污染物排放总量的限制，当污水排放量增长后需降低污染物的排放浓度，该市某污水厂因此要进行提标改造，建设规模为1.7×10⁵ m³/d,出水水质由一级A提高至地表“类Ⅲ类水标准”。文中总结了该污水厂提标的设计经验，设计采用“硝化+反硝化+滤布过滤+臭氧-生物活性炭(O₃-BAC)+超滤”处理工艺，脱氮处理构筑物采用曝气生物滤池，抗冲击负荷强，运行管理简单，滤池平均36～48 h反冲洗一次，硝化滤池各级出水设置导流板后，反硝化滤池进水溶解氧质量浓度可稳定在4～6 mg/L。单位用地面积为0.15 m²/(m³·d^-1)。根据2020年—2021年的运行数据，当进水COD_Cr、BOD₅、SS、氨氮、TN、TP质量浓度为12～26、3.8～7.1、1～6、0.22～2.22、5.34～11.60、0.15～0.40 mg/L时，各污染物平均去除率分别为29%、23%、44%、57%、52%、68%,通过该工...