大型超滤水厂PVC和PVDF膜运行特性差异与优化

超滤技术已广泛应用于城镇给水处理厂,使得饮用水水质得到显著改善。不同材质超滤膜的运行周期、膜通量、跨膜压差(TMP)等的变化规律会有显著的差异,需要根据各自的特点对超滤系统进行运行参数调控与优化,以保证超滤系统的长期稳定运行。分析了山东某大型超滤水厂超滤系统长期运行的特点,对比了PVC膜和PVDF膜孔结构特征、膜通量、跨膜压差变化趋势及膜过滤阻力特性,调控和优化超滤系统运行参数,并进行了长时间的运行验证。结果表明,膜孔径和膜孔结构不同造成的膜污染是PVC膜与PVDF膜过滤特性差异的主要因素,恒定过滤周期运行模式下PVC膜通量加速衰减时段为82~220 min,造成PVC膜通量衰减了9. 14%,并形成了约5%的永久衰减膜通量,而PVDF膜的通量衰减并不明显,使得水厂超滤系统在恒定过滤周期(180min)运行模式下,出现了PVC膜的污染速率明显高于PVDF膜、系统的运行工况出现显著差异的现象。按照恒定过滤阻力模式运行时,PVC膜和PVDF膜的最佳过滤周期范围分别为82~108 min和96~155 min。水厂超滤系统在恒定过滤阻力运行模式下将PVC膜与PVDF膜在高温期和低温期的过滤周期分别调整为110、90 min和150、120 min,TMP的增长速率和化学维护清洗周期均基本一致,超滤系统实现了长期稳定运行。研究成果为我国超滤水厂中不同材质超滤膜的运行参数优化及协同稳定运行提供了参考。     

超滤膜技术在我国城市净水厂中的应用现状

分析和总结了超滤的净水特点、工艺组合形式以及在城市水厂中的应用现状,同时探讨了超滤水厂的运行通量和供水安全性问题,并对超滤在城市净水厂中的应用前景进行了分析,以期为超滤技术在城市净水厂中的应用提供一定的参考。     

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.     

超滤工艺处理含藻湖库水的中试研究

针对湖库水在夏季藻类含量过高的情况,采用以超滤为核心的组合工艺进行处理,考察了超滤中试系统对藻类的去除效果。结果表明,超滤系统出水的浊度、CODMn、细菌数量等指标均优于GB 5749—2006《生活饮用水卫生标准》,出水浊度为0.1 NTU,CODMn平均去除率为40.0%;前加氯有助于有机物和细菌的去除,CODMn去除率提高了5.8%,膜出水的菌落总数有所减少;超滤系统出水平均藻密度为4.6×104个/L,低于卫生部推荐《饮用水源中藻类卫生标准》警戒限值,也远小于水厂工艺出水藻密度;在超滤之前增加预处理工艺能有效改善超滤过滤性能,膜过滤水厂沉后水的SF比直接过滤原水高出45%左右。超滤膜恒压运行时,0.055 MPa时的膜通量比0.040 MPa时高32%左右,但降低跨膜压差,维持相对低一些的膜通量可以使系统产水更加稳定。因此,采用以超滤为核心的组合工艺能有效地控制湖库水中的藻类,保障饮用水安全。     

混凝——超滤短流程工艺处理高浊原水的研究

为了研究PVC复合膜对高浊度微污染长江原水的处理效能,并考察不同清洗方式在高浊期对膜污染的控制效果,对LJ水厂的混凝—超滤短流程工艺进行了深入调研,并在不同浊度期进行了相关试验。结果表明,在高浊期,混凝—超滤短流程工艺对浊度的去除率99%,出水平均浊度0.1 NTU,对COD_(Mn)、氨氮、亚硝酸盐的平均去除率分别为37.2%、56.5%、22.4%;膜系统出水水质稳定,处理效果安全可靠,生物安全性好;浸入式超滤膜采用低通量、低跨膜压差运行时,物理清洗可有效延缓膜污染,化学清洗可有效控制膜污染,膜系统接近于零污染运行。     

超滤膜的污染控制研究进展

以超滤技术为核心的组合工艺作为微污染水源水处理的一项新技术,引起了人们越来越多的关注,成为给水处理领域研究的热点,也为农村和小城镇水厂提供了很好的处理工艺,但膜污染一直是超滤技术在实际工程中推广应用所面临的一大障碍.总结了近年来超滤膜污染控制方面的新进展,包括膜污染的成因及机理、膜污染防治以及膜清洗等,并提出了今后超滤膜污染研究的重点和方向.     

不同类型超滤工艺处理引黄水库水的效果对比

采用内压式超滤膜工艺中试系统,结合东营南郊水厂的预氧化/粉末活性炭/混凝/沉淀/砂滤/超滤工艺,对比研究了外压式PVC和内压式聚砜超滤膜的净化效能,以及膜通量对膜污染的影响差异.内压式聚砜膜和外压式PVC膜的出水浊度均稳定在0.02 NTU以下,粒径＞2μm的颗粒数平均为10个/mL左右;混凝沉淀、砂滤、超滤单元对CODMn和TOC均有较显著的去除效果,具有多级屏障作用,但砂滤和超滤单元对UV254没有去除作用;对以上各指标的去除效果与膜材质和超滤形式均没有显著的相关性.对于引黄水库水的微污染水质特点,经过预氧化/粉末活性炭/混凝/沉淀工艺处理后,直接进行超滤更有助于缓解膜污染,延缓跨膜压差的增长.     

大庆油田超滤膜净水厂工艺设计要点

结合大庆油田水务公司实施的深度处理工程,在研究国内外成功案例的基础上,从超滤膜的过滤方式和材质的选取、膜通量和回收率的确定、原水水质和水温对基本参数的影响、超滤膜系统设计计算等方面总结了净水厂超滤膜系统设计的关键技术.同时还阐述了超滤膜系统设备材料选型以及超滤系统软件功能的实现,可为今后国内超滤膜水厂的设计和应用提供参考.     

超滤膜在南郊水厂改造中的应用

对常规流程-超滤组合工艺的水质进行分析,得出可用超滤工艺取代滤池,并进一步从短流程超滤组合工艺出水水质和膜污染两个方面分析了超滤取代滤池的可行性。分析结果表明,对于新建水厂建议采用短流程超滤工艺,但要注意防止碳泥进入膜池;对于老水厂改建,受场地限制可以将滤池改建成超滤膜池。     

超滤一体化装置处理低温期闽江水的效能研究

针对闽江水质特征,开发了混凝/沉淀/超滤一体化装置,并通过中试考察其在低温水质期对闽江水的净水效能。试验结果显示:在水温为9~15℃的低温水质期,一体化装置运行稳定之后,出水浊度平均为0.085 NTU,远低于水厂传统工艺出水浊度;出水COD_(Mn)平均为1.34 mg/L,对CODMn的平均去除率为58.8%;超滤对细菌的去除率可达99%以上,出水菌落总数最大不超过3 CFU/m L。低温水质时期系统的平均产水率为95.9%;恢复性化学清洗(CIP)能够有效缓解膜污染,提高超滤膜的过滤性能,CIP之后的出水浊度显著改善,膜通量提高了11.9%。水温会影响超滤膜的过滤性能,11.0℃时的膜比通量为14.4℃时的88%左右,水温越低,超滤系统的膜比通量就越小;通过缩短过滤时间或增加反冲洗时间可以提高超滤膜通量,增加系统的反冲洗时间对提高系统通量的效果更好,且耗电量的增加量也相对较小。     

改性沸石预涂层改善超滤膜通量研究

采用改性粉末沸石对超滤膜表面进行预涂层,研究了预涂层工艺对改善膜通量的作用与机理,结果表明:沸石经酸法改性后,比表面积增加,表面负电性降低,是合适的涂层物质。改性粉末沸石与超滤膜联用对有机物的去除具有协同作用,在改性沸石涂层量为300mg/L的条件下,对CODMn的去除率为29.6%,对UV254的去除率为21.8%,比原水经膜直接过滤有较大程度提高。沸石预涂层能够使膜表面和膜孔内的有机物浓度降低,因而维持较高膜通量,有效防止了膜污染。改性沸石预涂层主要增加了对分子质量<3000u有机物的去除率,这对提高膜通量的贡献较大。表面呈弱负电性的改性沸石能够形成结构松散、孔隙较大的滤饼层,反冲洗时容易被冲洗掉,膜通量能够得到很好恢复。     

中桥水厂超滤膜深度处理工艺中试研究

分别以滤后水和沉后水作为进水,考察了超滤膜深度处理工艺的净水效能、膜通量、渗透性及清洗方式.结果表明,超滤膜深度处理工艺对浊度、总铁及色度具有较好的去除效果;以滤后水和沉后水作为超滤膜进水时,适宜的膜通量范围分别为(70 ～80)和(50～60) L/(m2·h);超滤膜-粉末活性炭组合工艺对浊度的去除效果很好,当PAC投加量为15 mg/L时,浊度去除率大于80.7％,TOC、CODMn 、UV254及氨氮去除率基本小于30％.     

附加湍流器强化油田采出水超滤过程的研究

为改善超滤处理油田采出水的膜过滤性能，设计了4种不同结构形式的湍流器并进行膜过滤强化试验，考察了湍流器的构型、螺距等对膜通量及单位产水能耗的影响。结果表明，湍流器可以明显提高膜通量，同时降低了单位产水能耗。与未加湍流器的相比，在相同的操作条件下采用湍流器可以使膜渗透通量提高83％～164％，而单位产水能耗却降低了31％～42％，其中螺距为20．0mm、缠绕线粗为1．0mm缠绕式湍流器的实际使用效果最为显著。     

混凝-超滤去除腐殖酸的试验研究

进行了直接超滤和混凝－超滤组合工艺对腐殖酸的去除效果和膜污染状况的试验。结果表明，超滤前另混凝土预处理对腐殖酸的DOC和UV254的去除率分别从28％、40％提高到53％、78％。同时高效液相色普（HPLC）分析表明，混凝－超滤组合工艺对分子质量＜6000u的有机物的去除率提高幅度更为显著。混凝－超滤组合工艺的最佳pH值条件pH=7,通过卷扫混凝使小分子有机物结合成微絮体，降低了膜孔污染，使超滤保持了较同的渗透通量。     

Identification of wastewater sludge characteristics to predict critical flux for membrane bioreactor processes

The effects of sludge characteristics on critical flux were examined using a submerged membrane bioreactor pilot plant operated under different process conditions to treat municipal wastewater. The sludge in the membrane tank was characterized by measuring colloidal particle concentration, extracellular polymeric substances (EPS), mixed liquor suspended solids (MLSS), temperature, time to filter (TTF) and diluted sludge volume index (DSVI). The colloidal particle concentration was represented by the colloidal total organic carbon (TOC), which is the TOC difference between the filtrate passing through a 1.5 microm pore size filter and the permeate collected from pilot ultrafiltration membrane modules with a pore size of 0.04 microm. The results showed that the critical flux measured by the stepwise flux method was almost solely related to the colloidal TOC despite different sludges tested. In contrast, MLSS was shown to have little impact on the critical flux within the range examined. Neither TTF nor DSVI could be used to reliably predict the critical flux. Furthermore, colloidal TOC can be attributed to soluble EPS, but not bound EPS. Therefore, it is suggested that colloidal TOC be used as a new filterability index for MBR processes in wastewater treatment.     

超滤膜用于水厂现有工艺时SF的衰减研究

采用混凝/沉淀/超滤膜工艺处理滦河水,考察超滤膜在不同工艺参数下运行时比通量(SF)的衰减情况,旨在为评估超滤膜用于水厂现有工艺时运行的可靠性和长期运行的可能性提供依据。结果表明:在投加助凝剂HCA时,对超滤膜进行定期的NaClO溶液(浓度为200mg/L)浸泡,SF的衰减速率较小;在超滤膜运行23.5h、浸泡30min的条件下,投加助凝剂HCA时的SF衰减速率低于未投加HCA时的;当以泡花碱为助凝剂,且进水中NaClO的浓度为1mg/L时,投加泡花碱时的SF衰减速率比未投加时的大;降低通量能够有效减缓SF的衰减速率。     

Neural network models for ultrafiltration and backwashing

The possibility of predicting the time dependence of flux evolution for ultrafiltration systems is one of the most important factor that influences large-scale applications, optimization and automation, because flux affects productivity and thus all cost components. This paper presents the development and exploitation of mathematical models based on artificial neural networks, trained with experimental data obtained in a laboratory scale ultrafiltration system. Hollow-fibre ultrafiltration membranes and dead-end mode of operation were used for secondary refinery effluent treatment, at constant transmembrane pressure and fixed loss of the initial flux. For the training procedure of neural networks, ultrafiltration tests followed by backwashing with demineralized water, performed in the same operating conditions have been selected. Two neural network models were constructed to predict the flux at any time instant during ultrafiltration and after backwashing for arbitrary cycles, within the ultrafiltration-backwashing process. The trained networks are able to accurately capture the non-linear dynamics for initial fluxes in the range 80–145 l h⁻¹ m⁻² and for time horizons up to 2500 s.     

粉末活性炭—混凝—超滤联用处理含藻水的研究

考察了直接超滤、混凝-超滤、粉末活性炭（PAC）-超滤和PAC-混凝-超滤四种工艺对含藻水的处理效果及超滤膜的运行性能。试验结果表明,四种工艺对浊度、藻类均有较好的去除效果,出水中均未检出藻类,且浊度均低于0．2NTU;PAC-混凝-超滤联合处理工艺对有机物的去除效果最好,对UV254和TOC的去除率分别可达到32．99％和46．72％,且该工艺能有效缓解超滤膜直接过滤所产生的膜通量迅速下降及反冲洗后难以恢复的问题。     

双膜法处理污水厂尾水效能分析与膜再生研究

为提高污水厂出水水质,寻求适合处理污水厂尾水滤膜的再生方法,采用超滤—纳滤双膜工艺,针对辽宁省本溪市某城市污水厂二级尾水开展深度处理研究。考察了进水流速、累积过滤水量(超滤进水流速为25 L/min,纳滤进水流速为4 L/min)对膜分离效果的影响,同时开展了超滤和纳滤膜再生方式及效果研究。结果表明:在考察范围内,超滤装置的分离性能受进水流速影响较小,主要与进水污染程度有关,对COD、TP、氨氮的平均去除率分别为48%、55%、27%。当纳滤单元进水流速为4 L/min时,双膜法对COD、TP、氨氮的平均去除率分别为87%、96%、68%。双膜法对COD、TP的去除率随着进水污染程度的减轻而降低,氨氮去除率受累积过滤水量的影响较小,这与原水污染程度有关。随着累积过滤水量的增加,膜分离性能呈减弱趋势。超滤膜轻微污染时采用物理清洗效果良好,严重污染时需采用化学清洗的方法。超滤有效延缓了纳滤膜污染,纳滤膜轻微污染时采用酸碱浸泡法再生效果良好。