两种膜的前端处理技术减缓膜污染的试验研究

通过超滤膜过滤粉末活性炭预处理长江水和混凝沉淀预处理太湖水的上清液试验,比较各工艺中有机物极性含量的变化,结合膜的扫描电镜照片,探讨粉末活性炭和混凝沉淀预处理技术对膜污染的减缓作用。结果表明,疏水性有机物是造成膜污染的主要因素,亲水性有机物对膜污染的影响较小。超滤膜分别过滤经20mg/L投量的粉末活性炭预处理的长江水样和25mg/L投量的聚合氯化铝预处理的太湖水样时,相比直接过滤2种原水,超滤膜反洗后膜通量可有效恢复。粉末活性炭和混凝沉淀预处理后,膜表面形成的滤饼层较松散,易被周期性反洗排出膜组件,滤饼层可阻止疏水性有机物直接沉积在膜表面,减缓超滤膜污染,同时也可提高超滤膜出水的化学安全性。     

混凝沉淀-浸没式超滤膜处理北江水中试研究

为考察混凝沉淀-浸没式超滤膜处理北江水的可行性,通过中试试验从净水效能和膜污染两方面对其进行研究,并与水厂现有常规处理工艺进行比较.结果表明,常规工艺砂滤出水浊度平均为0.176 NTU,而混凝沉淀-超滤组合工艺出水浊度平均为0.080 NTU,其对浊度的去除效果明显优于常规工艺;常规工艺对CODMn和UV254的平均去除率分别为47.3%和43.2%,而超滤组合工艺的去除率分别为50.6%和44.0%,略优于常规处理工艺.就膜污染而言,原水直接超滤时跨膜压差增长较快;而在混凝沉淀-超滤组合工艺中,混凝沉淀的预处理作用可有效去除水中的膜污染物质,超滤膜的跨膜压差增长缓慢,系统运行稳定.采用浸没式超滤替代砂滤形成混凝沉淀-超滤组合工艺可有效提高供水的安全性.     

二级出水残留有机物对PVDF超滤膜污染行为研究

为进一步识别二级处理水中残留有机物对聚偏氟乙烯（PVDF）超滤膜的优势污染物,采用DAX-8／XAD-4树脂将二级出水残留有机物分割成强疏水性、弱疏水性和亲水性组分,分别进行膜污染实验;使用原子力显微镜结合自制的PVDF膜材料探针和相应组分的污染物探针分别进行膜-污染物、污染物-污染物之间的黏附力测试,同时进行污染膜表面形貌分析．结果表明:使用微观作用力可有效预测膜污染行为;亲水性有机物与PVDF膜之间的作用力最大,弱疏水性有机物与PVDF膜之间的作用力最小;针对同一组分污染物,膜-污染物之间的作用力皆大于相应污染物-污染物之间的作用力,表明膜-污染物之间的作用力是控制PVDF超滤膜污染的关键因素,强疏水性组分之间的作用力是控制PVDF分离膜运行稳定期膜污染的关键因素;对二级处理水而言,减小亲水性组分与PVDF之间的作用力是控制PVDF超滤膜污染的重要手段．     

华北地区微污染水的气浮和沉淀工艺处理

通过对天津某水厂的中试试验,研究了气浮(DAF)和沉淀工艺对浊度、UV254、CODMn、TOC、THMFP、藻类的去除效果的影响,确定了适合华北地区典型水质的处理工艺。试验规模为5 m3/h。针对华北地区容易出现的夏季高温高藻、冬季低温低浊现象,分别对两种水质进行了混凝气浮和混凝沉淀试验,发现低温低浊期混凝气浮工艺对浊度的去除率比沉淀工艺平均高25%,而在其他时期只高出8.4%;高藻期气浮工艺对藻类的去除率平均比沉淀工艺高9.5%;有机物的去除规律在各个时期基本一致,气浮工艺对有机物的去除率比沉淀工艺平均高5%;气浮工艺对浊度、有机物、藻类的去除率分别为97%、40%、94%。中试试验证明气浮工艺适合对华北地区微污染水源水的处理,出水效果好于沉淀工艺。     

在线混凝对浸没式超滤膜出水水质和膜污染的影响

以聚合氯化铝作为混凝剂,通过中试考察了在线混凝对浸没式超滤膜出水水质和膜污染的影响,并与原水直接超滤和水厂现有常规处理工艺出水水质进行了对比.结果表明,在线混凝对浸没式超滤膜对浊度和微生物的去除没有影响,原水直接超滤和在线混凝-超滤出水浊度均低于0.1 NTU,出水细菌总数均不超过5 CFU/mL;与原水直接超滤相比,混凝剂投量为20和30 mg/L时,在线混凝-超滤工艺对CODMn的去除率分别提高了8.1%和14.3%,对UV254的去除率分别提高了19.4%和26.5%;与原水直接超滤相比,在线混凝-超滤工艺在混凝剂投量低于水厂常规处理投加量的条件下即可明显减缓膜污染,进一步提高混凝剂投量对膜污染改善无明显影响.     

不同预处理对超滤膜去除有机物效果的影响

通过中试考察了砂滤、纤维过滤、混凝-砂滤以及混凝-纤维过滤预处理与超滤膜工艺联用对受污染水中波长为254nm的紫外吸光度A_(254)和DOC的去除效果,并与直接膜滤工艺进行比较,探讨不同预处理对超滤膜去除有机物效果的影响.结果表明,几种预处理均可明显改善超滤膜去除有机物效果,与直接膜滤相比,采用砂滤、纤维过滤、混凝-砂滤以及混凝-纤维过滤预处理,可使超滤膜出水中A_(254)的平均去除率分别提高16、7、23及14个百分点。对DOC的平均去除率分别提高17、14、27及19个百分点,其中混凝-砂滤-膜滤工艺在去除有机物的效果和稳定性方面都优于其他工艺,采用混凝-砂滤作为超滤膜工艺的预处理方式对提高膜处理效率及防止膜污染是非常有效的.     

膜生物反应器与预处理联用净化微污染引黄水库水

为考察膜粉末活性炭生物反应器(PAC-MBR)处理微污染原水的效能,向其中加入混凝剂(聚合氯化铝和三氯化铁)以及与混凝-沉淀、混凝-气浮联用,研究4种组合工艺对引黄水库水的除污染效能和膜污染状况,并与水厂常规工艺及超滤工艺进行比较.结果表明:各种组合工艺均可将出水浑浊度和颗粒数控制在0.02 NTU和50 mL-1以下,去除率分别达98%和95%以上;4种组合工艺出水UV254平均为0.043～0.045 cm-1,去除率分别为(18.28±9.35)%、(16.76±6.14)%、(3.23±1.26)%和(6.38±2.26)%;出水CODMn平均值在1.85～1.94 mg/L,去除率分别为(34.22±7.49)%、(33.20±6.99)%、(22.20±8.91)%和(41.72±14.25)%.各工艺对颗粒物质和有机物的去除效能均优于常规工艺,而同常规工艺+超滤膜出水基本相同.各工艺对氨氮的去除率在95%以上,且不存在亚硝酸盐氮积累的现象.在膜污染控制方面,混凝-沉淀以及混凝-气浮的效果较优,随后是三氯化铁,而投加聚合氯化铝的效果最差.     

浸没式超滤膜净化松花江水的集成工艺

目的 研究预处理与浸没式超滤膜集成工艺的出水水质以及预处理对膜污染的影响.方法 以松花江水源水为试验原水,用浸没式超滤膜对原水进行过滤,并采用多种分析手段对膜出水水质和膜污染进行分析.结果 混凝、PAC-混凝、污泥回流、炭泥回流四种膜前预处理均可提高超滤出水水质,炭泥回流对膜出水水质的改善作用最为明显,对原水中浊度、DOC、UV254、CODMn、BDOC和THMFP的去除率分别达到99.5%、40.7%、44.4%、55.9%、83.6%和59.5%.在长期的周期性膜过滤过程中,预处理不仅可以明显降低膜运行的TMP,而且可以降低不可逆膜污染,从而有效延缓膜污染.结论 四种预处理可在不同程度上提高膜出水水质和缓解膜污染,其中炭泥回流对膜出水水质的改善作用最为明显,且可以更好地减少不可逆膜污染.     

高密度沉淀池-超滤组合工艺处理微污染水中试

采用高密度沉淀池-超滤组合中试工艺,处理存在低温、低浊、高藻、高有机物等特点的微污染原水.试验结果表明,组合工艺对浊度、藻类及微生物指标的去除效果极佳,出水浊度值在0.07～0.09 NTU,藻类基本全部去除,未检测出总大肠杆菌群;组合工艺的CODMn和氨氮去除率分别达到31.12%和52.65%,具有良好的处理效果.在高密度沉淀池中投加3 mg/L和5 mg/L的粉末活性炭,可使CODMn去除率分别提高至38.6%和44.6%,超滤出水ρ(CODMn)已远低于3.0 mg/L,并能延缓膜污染,降低跨膜压差增长速度,有效延长超滤膜的化学清洗周期.     

预氧化强化混凝沉淀-超滤处理微污染水

从出水水质改善和膜污染控制方面考察了KMnO4和O3及其联用对混凝-超滤工艺处理微污染水的影响.通过分析出水中有机物的三维荧光光谱特征和PVDF中空纤维膜的过滤阻力,对预氧化单元强化作用机理进行了初步探讨.研究表明:KMnO4/O3联合使用能强化聚合氯化铝混凝对有机物,特别是腐殖质类物质的去除,从而显著改善混凝-超滤工艺的净水效果,并减轻由膜孔吸附所引起的水力不可逆膜污染.     

絮凝时间对混凝-超滤工艺的膜污染特性影响

为了考察混凝条件对混凝-超滤工艺中有机物去除效果和膜污染的影响,采用静态超滤试验装置对引黄水库水进行了试验研究。研究了絮凝时间对有机物去除效果、絮体特性和超滤膜过滤特性的影响,分析了膜污染的影响因素。试验结果表明：溶解性有机污染物质( DOC、UV254)的去除作用主要发生在快速混合和凝聚过程,后续的絮凝反应过程对溶解性有机污染物质的去除效果没有影响。絮凝反应时间对絮体特性和膜污染特性的影响显著,过短或过长的絮凝时间均会产生不利影响,絮凝时间10 min时絮凝指数处于最佳范围,絮体二维分形维数最小,膜比通量最大,膜总阻力最小,滤饼层阻力最小,膜孔阻力趋于稳定。混凝剂投加量为20 mg/L、絮凝10 min时,絮体特性和超滤膜过滤性能均达到最佳。欠投药和过投药都会对混凝效果、絮体特性和膜阻力特性产生显著影响。     

原水及沉后水对PAC／UF工艺膜污染的影响

为考察超滤过程膜污染的主要影响因素,采用模拟粉末活性炭-超滤(PAC／UF)工艺处理微污染原水及其沉后水,对比两种水体膜污染特性差异,分析颗粒物粒径和溶解性有机物特性对膜污染的影响．结果表明,PAC/UF工艺能够有效减轻沉后水超滤过程膜污染,但对原水超滤过程没有改善效果. 原水以中小分子亲水性有机物为主,PAC可有效去除其中芳香类和溶解性微生物代谢产物,但没有减轻膜污染,这些有机物不是造成原水膜污染的主要因素. 胶体颗粒粒径小、含量高是导致PAC/UF工艺无法减轻原水膜污染的主要原因,颗粒含量及粒径分布对膜污染有重要影响.     

连续过滤-超滤工艺处理松花江水中试研究

为探究以超滤为核心的短流程、低药剂的绿色净水工艺可行性,以连续过滤作为膜前预处理工艺,通过中试实验考察连续过滤-超滤工艺处理松花江水的处理效能和膜污染特性,并与直接超滤进行对比实验,考察连续过滤预处理在组合工艺中的作用.结果表明,连续过滤-超滤工艺对松花江水的浊度和氨氮均有良好的去除效果,去除率分别为99. 75%和70. 77%,但对有机物的去除效果较差,COD_(Mn)和UV_(254)的去除率分别为32. 21%和17. 12%.超滤膜前期污染较缓慢,15 d后污染速率加快,在第50天跨膜压差增长至50. 3 k Pa,达到膜污染上限.连续过滤对色氨酸类蛋白质有较好的去除效果,而超滤对溶解性生物代谢物、色氨酸类蛋白质、富里酸类有机物和腐殖酸类有机物均有一定的截留作用,其中腐殖酸类有机物和色氨酸类蛋白质是超滤膜的主要不可逆污染物.组合工艺对COD_(Mn)、UV_(254)和氨氮的去除率比直接过滤分别高出9. 97%,7. 02%和33. 84%,且膜污染速率远低于直接超滤.研究成果将推动超滤膜技术在微污染源水净化方面的广泛应用.     

A Pilot-scale Study on Coal Gasification Wastewater Reclamation Using Pretreatment Alternatives Combined with Ultrafiltration and Reverse Osmosis

Aims to investigate the performance of the pilot-scale reclamation plant for coal gasification wastewater (CGW) using ultrafiltration and reverse osmosis with appropriate pretreatment alternatives, different pre-treatment alternatives- coagulation, adsorption, and ozonation methods were employed to treat the secondary effluent of coal gasification wastewater (SECGW) in a pilot-scale pressurized membrane system. The performance was compared to choose the most suitable pre-treatment alternative for the SECGW reclamation. Ozone reaction achieved highest COD removal efficiency (79.6%-91.0%), resulting in the stable normalized parameters of the subsequent ultrafiltration and reverse osmoses. In contrast, the coagulation and adsorption processes achieved only 32.8%-45.7% and 53.1%-64.6% decreases in COD, respectively. The residual organic pollutants in the reverse osmosis feed water led to an increase in normalized pressure drop and a decrease in normalized permeability (or membrane transference coefficient). The hydrophobic fraction was the main constituent (approx. 70% of DOC) in pretreated SECGW, and the hydrophobic-neutral fraction contributed mostly to the UV absorbance (53%). Fluorescence excitation emission matrices revealed that ozonation removed most of the hydrophobic and aromatic proteins such as tyrosine and tryptophan which dominated in raw wastewater. The recalcitrant compounds such as phenolic compounds, heterocyclic compounds, especially long-chain hydrocarbons, which were easily attached to the membrane surface and contributed to organic fouling, could be oxidized and mineralized by ozone. Among the three pretreatments, ozonation showed highest removal efficiencies of hydrophobic and aromatic proteins, therefore resulting in highest normalized permeability.     

多孔膜的污染及其控制方法

针对膜污染这一制约膜工业化应用的重要因素，从膜材料特性和分离液构成对膜污染的影响、膜污染机理及模型、膜污染的防治策略等几个方面，介绍了近几年来国内外学者对超滤、微滤膜污染问题的一些研究结果；并对减少或防止膜污染的方法进行归纳，具体评价了原料液预处理、膜表面改性、操作条件优化及化学清洗对减轻多孔膜污染的效果．     

预处理技术在膜饮用水处理中的研究进展

研究膜技术的预处理工艺,对微滤、超滤和纳滤等低压膜预处理技术在饮用水和微污染原水处理的最新研究进展进行了综述,并评述了混凝、活性炭、臭氧以及预氧化等工艺处理在防止化学损伤、延缓膜污染、强化膜分离效果等方面的研究和结论.     

铁盐预混凝对微滤膜污染的影响

针对混凝-微滤工艺,为优化铁盐预混凝条件及揭示不同凝聚体特性对膜污染的影响,分析了三氯化铁(ferric chloride,FC)和聚合硫酸铁(polymeric ferric sulfate,PFS)在不同投加量(0.1、0.2、0.4、0.6 mmol/L)和混凝pH(4.5、5.5、6.5、7.5)条件下对水中天然有机物-腐植酸的去除率和膜污染的影响规律.实验结果表明:当酸性pH 4.5~5.5电性中和机理为主时,PFS低投药量(0.1~0.2 mmol/L)凝聚体颗粒大而密实,膜过滤中通量下降缓慢,膜污染程度轻,此时聚铁水解产物的高电荷比单铁更有利于电中和;中性pH 6.5~7.5卷扫混凝时,FC高投药量(0.4~0.6 mmol/L)缓解膜污染的作用更明显,此时单铁水解产物卷扫混凝形成凝聚体的颗粒粒径更大.可见,混凝凝聚体颗粒大小与结构特性,是膜污染的直接影响因素,大而密实的颗粒有利于增加膜通量,同时提高出水水质.