强化混凝/超滤组合工艺膜清洗技术的研究

强化混凝/超滤技术在去除浊度及有机物等方面具有一定优势,但膜污染造成的性能下降阻碍了其进一步发展。膜清洗能够在一定程度上缓解膜污染、提高膜通量、恢复膜的过滤性能。以湖水为原水,进行强化混凝/超滤试验,考察了物理清洗和化学清洗对膜污染的去除效果。物理清洗以清洗时间为变量,采用先气冲、后水冲的方式;化学清洗以草酸和NaOH为清洗剂,比较不同的组合及清洗条件下的清洗效果。试验结果表明:水力清洗能在一定程度上改善及维持膜通量,清洗后通量上升的比例为50.6%;延长水力清洗时间及在过滤和清洗过程中增加曝气,均有助于通量的恢复。化学清洗后扫描电镜(SEM)的分析结果表明,当以三氯化铁为混凝剂时,采用2%的草酸溶液浸泡40 min后,对膜表面污染的去除效果较好,而先采用2%的草酸溶液浸泡40 m in,再用2%的NaOH溶液反冲30 min,对膜孔内污染的清洗效果相对较好。     

混凝/PAC/超滤工艺去除水中天然有机物的研究

在饮用水处理过程中如何去除天然有机物是一个亟待解决的问题。混凝能降低水中污染物的浓度,避免这些物质进入膜孔内部,改善沉积在膜表面滤饼层的过滤性能和水中颗粒、胶体的迁移性能,提高膜通量。投加粉末活性炭(PAC)吸附溶解性有机物,利用超滤(UF)膜截留粉末炭,可达到提高出水水质的目的,还能防止膜污染。试验结果表明,混凝/PAC/UF组合工艺对水中UV254、UV410、TOC有较好的去除效果,平均去除率分别为92%、95%、84%,同时能改善膜透水通量、降低膜的吸附阻力、延长过滤周期、有效减少膜污染。     

预氧化/超滤组合除锰工艺的膜污染特性

针对饮用水除锰问题,对比研究了次氯酸钠(NaClO)、二氧化氯(ClO_2)和高锰酸钾(KMnO_4)3种氧化剂预处理后与超滤组合的除锰效果和膜污染特性。结果表明,3种组合工艺均能有效去除Mn~(2+),出水Mn~(2+)浓度均在5μg/L以下,去除率达到99%以上。超滤膜表面的滤饼层是造成膜污染及膜通量快速下降的重要原因之一。扫描电镜(SEM)分析发现,不同氧化剂预处理后膜表面的滤饼层形态有显著不同,KMnO_4预处理后滤饼层颗粒较大,颗粒间的空隙较为明显;而ClO_2和NaClO预处理后滤饼层颗粒细小且含量少,颗粒间的空隙不明显,从而形成较为致密的滤饼层。由X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析可知,滤饼层的主要成分是Mn~(3+)和Mn~(4+)的混合物,滤饼层表面含有丰富的表面羟基,其对水中游离的Mn~(2+)表现出极强的配位吸附作用。     

直接超滤/吸附-超滤工艺处理东江水中试对比研究

探讨了两种不同超滤组合工艺对东江微污染水源水的处理效果,并对两种工艺的膜污染情况进行了对比分析。试验表明,在10 L/(m2·h)的通量下,直接超滤工艺和混凝沉淀-活性炭吸附-超滤组合工艺对东江水的浊度和氨氮都有很好的去除效果,均能在低通量运行条件下稳定去除氨氮;与直接超滤相比,混凝沉淀-活性炭-超滤组合工艺能更好地去除水中的腐殖酸类、富里酸类和蛋白质类有机污染物。在膜污染方面,由于采用低通量运行,两种工艺的膜污染增长缓慢,未见不可逆污染。直接超滤工艺稳定运行后反冲洗周期为1 d,在混凝沉淀-活性炭的预处理条件下,超滤系统可实现60 d稳定运行而不进行物理清洗,使膜污染得到有效控制。     

BPAC对超滤膜处理微污染源水过程中膜污染的控制

采用粉末活性炭(PAC)与超滤膜(UF)相结合,经微生物富集形成生物粉末活性炭/超滤(BPAC/UF)系统,并以天津工业大学畔湖水模拟饮用水水源,考察该工艺的膜污染情况。结果表明:BPAC/UF系统可以很好地去除NH3-N,去除率达65%,对CODMn也有一定的去除效果;相对于UF系统,BPAC/UF系统可以减缓膜污染;生物活性炭对水中有机物的降解避免了有机物堵塞膜孔,减缓了不可逆污染;生物活性炭的形成使得系统中的EPS含量增加,这是造成膜表面滤饼层形成速率过快的主要原因。     

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。     

颗粒活性炭干扰膜表面滤饼层形成的研究

向膜生物反应器（MBR）中投加颗粒活性炭（GAC）以干扰膜面滤饼层的形成,减轻膜污染与膜堵塞.结果表明,向MBR中投加粒径为40～60目的GAC（投量为1 g/L）,反应器运行21 d后,膜出水流量为初始时的52.9%,比对照试验的（30.8%）高22.1%;膜组件外层膜丝表面无滤饼层,内层膜丝间有滤饼层形成,部分GAC被吸附到滤饼层中从而增大了其孔隙率,提高了其透水率;GAC使滤饼层结构变得疏松而易于清洗,水力清洗后,在抽吸压力为0.02 MPa下膜清水通量可恢复到新膜的53.5%,比对照试验的高16%.     

压力对膜处理的影响因素研究

采用超滤法处理大豆蛋白废水,研究了压力对膜通量、膜污染以及反冲洗和化学清洗效果的影响.结果表明,增大膜压差(TMP)能提高膜的初始通量,合适的TMP应为0.15 MPa;TMP越大则膜表面沉积的污染物越多;反冲压力越大则膜通量恢复率就越高;TMP对化学清洗的效果基本上没有影响.     

钙离子浓度对超滤天然有机物膜污染的影响

膜污染一直是阻碍超滤工艺应用的瓶颈性难题。通过超滤试验研究了天然水中钙离子浓度对超滤膜污染的影响。结果表明,钙离子浓度增加促进了超滤膜跨膜压差的增长,同时加重了超滤膜的浓差极化阻力、水力可逆阻力和水力不可逆阻力。此外,钙离子浓度增加会加强超滤过程的浓缩效应,并促进膜表面滤饼层的形成。钙离子浓度提高提升了有机物Zeta电位,增加胶体粒径尺寸,进而提高超滤膜对有机物的截留率。同时,钙离子浓度的增加提高了反冲洗和化学清洗洗脱液中腐殖酸类和蛋白质类有机物的浓度,说明钙离子能够强化有机物与膜之间的相互作用,导致超滤膜污染加剧。     

水厂生产废水超滤过程中膜污染特性研究

采用超滤工艺处理水厂生产废水,考察了浊度、过滤时间及不同分子量有机物对膜污染形成的影响.结果表明,生产废水浊度越高,膜总阻力、滤饼层阻力和浓差极化阻力越大,滤饼层阻力和浓差极化阻力占总阻力的比重也越高;过滤时间的延长会导致膜总阻力和滤饼层阻力明显增加,过滤时间由15 min延长至30 min时,滤饼层阻力由0.037×...