动态膜处理污水时阻力分布及污染机理

对高岭土动态膜处理污水过程中膜污染阻力分布及膜污染机理进行了研究。通过测定和计算得知不同操作条件下各部分阻力的比例及其变化情况。动态膜过滤污水的阻力主要由动态膜膜孔堵塞阻力和膜面污染层阻力所控制。随着错流速度的增大,总阻力减小,各部分阻力的比例有所变化,但动态膜膜孔堵塞阻力和膜面污染层阻力依然占主导地位。利用传统膜过滤时有关膜污染的堵塞模型和滤饼过滤模型对动态膜处理污水时的实验数据进行分析,结果表明,动态膜过滤污水过程中,过滤初期约10 min左右,污染以膜的微孔堵塞为主,此后,膜的污染情况因操作条件不同而有所差异,影响最显著因素为错流速度,当错流速度较小时,膜的污染以膜面沉积污染物为主,符合滤饼过滤模型。适当提高错流速度有利于减小过滤阻力。     

紫外/氯氧化预处理对超滤膜污染的控制研究

以紫外/氯氧化为预处理工艺，研究了该工艺预处理腐殖酸与高藻水对后续膜污染的影响。结果表明，紫外/氯氧化预处理对两种不同类型污染物引起的膜污染有显著不同的影响。预氧化后，腐殖酸引起的超滤膜污染得到有效控制，在次氯酸钠投加量为0.5 mmol/L时，可逆膜污染阻力降低了81.3%。高藻水经过紫外/氯预氧化后，膜污染反而加重，在次氯酸钠投加量为1 mmol/L时，不可逆污染阻力增大7.65倍。紫外/氯预氧化能够使进水溶液中腐殖酸发生矿化，使进水DOC显著降低；高藻水经预氧化后，溶液中大分子有机物转化为小分子有机物，使滤液DOC显著升高。扫描电镜结果表明，预氧化后腐殖酸在膜表面形成的滤饼层显著减少；尽管预氧化后藻细胞发生破裂，但破裂的藻细胞仍然会在膜表面形成滤饼层。模型拟合结果表明，紫外/氯氧化预处理能够缓解腐殖酸引起的膜污染主要是由于滤饼层过滤与膜孔堵塞的控制；而高藻水经紫外/氯氧化预处理后，滤饼层过滤与膜孔堵塞仍然占主导地位。     

絮凝-微滤处理洗煤废水及膜污染机理研究

采用聚合氯化铝铁(PAFC)预处理+微滤工艺处理电厂的洗煤废水,研究了混凝对水质的影响,考察了絮凝减缓膜污染的效果。结果表明,当PAFC的投加质量浓度为50 mg/L时,废水中COD、悬浮固体、浊度的去除率分别为68%、98%、95%。PAFC混凝处理将过滤过程中的总阻力降低了39.2%,其中滤饼层阻力降低了68.7%,膜孔阻塞阻力降低了59.1%,但是浓差极化阻力升高了138.4%。PAFC混凝处理减轻了膜孔阻塞和滤饼层污染。     

低温与常温条件下IMBR运行效果对比研究

采用动态实验的方法对比了低温条件(8-10℃)与常温条件(25℃)下一体式膜生物反应器(IMBR)对COD、NH 4-N的去除效果及机理,并考察了两种温度条件下的膜污染状况.实验结果表明,低温条件下IMBR对COD去除率仍可达到93%-96%.且经过18 d的运行后,对NW 4-N去除效率仍可接近100%,但低温条件下微生物对代谢产物(SMP)的降解效率降低.低温条件下的膜污染类型接近于滤饼层污染,常温(25℃)条件下则同时存在着相当程度的膜孔堵塞污染与滤饼层污染.低温条件会加快膜污染速度,因此,对低温条件下运行的IMBR来说,关键是加强膜污染控制.     

活性污泥中微生物胞外聚合物(EPS)影响膜污染机理研究

为了深入解析胞外聚合物（EPS）对膜污染影响,采用8种具有较好代表性的活性污泥在恒压（△H=78cm）重力自流连续出水方式下进行4h短期膜过滤实验。研究结果表明,随着溶解性EPS浓度的增加,膜污染阻力随之增大（rp=0.847）,LB-EPS与膜污染阻力呈现强正向相关（rp=0.753）,蛋白质类LB是影响MBR膜污染的主要物质;Zeta电位、污泥黏度μ、SVI与膜污染阻力呈现良好的相关性,LB-EPS是引起污泥混合液中Zeta电位、污泥黏度μ和SVI变化的主要原因。通过滤膜污染过程分析,滤饼层的形成是控制膜污染的决定性阶段,并且随着膜面EPS量的积累,滤饼层阻力逐渐增大,进一步分析得出污泥混合液中LB-EPS、溶解性EPS影响着膜面EPS量;膜面污染物红外谱图分析验证了EPS是膜表面主要污染物。     

曝气量对微絮凝-曝气-超滤组合工艺中膜污染控制的研究

采用微絮凝-曝气-超滤组合工艺处理地表天然水体,硫酸铝作为混凝剂,研究曝气量对该工艺膜污染的影响。实验发现,当曝气量为20mL/min时,生成的滤饼层达到2.9μm,随着气体的引入,冲刷及扰动作用可以有效抑制滤饼层的形成,装置在60 mL/min的曝气量作用下,超滤膜的跨膜压差增长速率最低,超滤膜的过滤性能最好。当曝气量超过60 mL/min时,膜污染加剧,微絮凝生成的絮体被气泡打碎,絮体分形维数增大,生成的滤饼层更加密实,絮体破碎释放的有机物加重膜孔堵塞。因此,选择合适的曝气量对缓解膜污染至关重要。     

曝气量对微絮凝-曝气-超滤组合工艺中膜污染控制的研究

采用微絮凝-曝气-超滤组合工艺处理地表天然水体,硫酸铝作为混凝剂,研究曝气量对该工艺膜污染的影响。实验发现,当曝气量为20mL/min时,生成的滤饼层达到2.9μm,随着气体的引入,冲刷及扰动作用可以有效抑制滤饼层的形成,装置在60 mL/min的曝气量作用下,超滤膜的跨膜压差增长速率最低,超滤膜的过滤性能最好。当曝气量超过60 mL/min时,膜污染加剧,微絮凝生成的絮体被气泡打碎,絮体分形维数增大,生成的滤饼层更加密实,絮体破碎释放的有机物加重膜孔堵塞。因此,选择合适的曝气量对缓解膜污染至关重要。     

一种基于膜污染指数的超滤膜污染评价方法

利用浸没式中空纤维膜小试系统,基于膜污染指数（FI）建立超滤膜污染的评价和试验方法。通过试验考察超滤膜污染变化规律,以及运行周期对膜污染指数计算的影响,并确定计算膜污染指数的运行周期;并对膜污染指数评价方法的可重复性进行检验：对化学清洗前后膜污染指数进行比较。试验表明,在过滤初期,滤饼污染和吸附污染并存,所以初期水力不可逆膜污染指数（HIFI）增长较快;中期超滤膜的吸附能力不断减弱,膜污染主要是滤饼污染,所以膜污染较为稳定：后期跨膜压力过大,压缩滤饼层,减小滤饼孔隙率,增加滤饼阻力,所以HIFI有所增加。同时短期的膜污染试验可以用来反映长期的膜污染情况,该超滤膜污染的评价方法重复性好,污染后的超滤膜经过化学清洗后。可以重复利用。     

无机膜回收分子筛催化剂过程阻力的研究与测定

介绍了无机膜回收分子筛催化剂过程中的膜污染机理及影响因素,阐述了滤饼层的形成是膜污染的主要来源,同时对膜阻力进行了测定。得出实验所用的无机微滤膜在23℃、错流过滤速度2 m/s、操作压力为0.1 MPa的操作条件下过滤分子筛催化剂过程中所产生的总阻力Rt为3.26×1012m-1,污染所产生的阻力Rf为2.733×1012m-1,组件自身的阻力Rm为5.27×1011m-1,Rf约为Rm的5倍,是导致膜通量下降的主要原因。     

陶瓷膜微滤骨架镍催化剂的膜污染机理分析

用孔径为0.2μm的陶瓷膜过滤骨架镍催化剂悬浮液,研究膜污染机理。结果表明,膜污染主要是骨架镍催化剂在膜表面上形成的滤饼层,当操作压力循环变化时滤饼层表现出不可逆性。工业上用过的污染膜和滤饼层的组分分析表明,污染物主要是骨架镍催化剂。应用结果也表明了膜污染原因是骨架镍催化剂在膜表面形成了不可逆性滤饼层。     

Membrane Fouling in the Reclamation of Secondary Effluent with an Ozone-Membrane Hybrid System

Abstract

The current research is a pilot scale study on membrane fouling in an ozone-ceramic membrane hybrid system, aiming at the reclamation of secondary effluent which contains abundant organic substances and bacteria. Compared with the microfiltration process with 30 mg O₃/L feed, the microfiltration without ozone sustained for a longer period of time and produced greater filtrate volume, while all other conditions were kept constant. The results of size exclusive chromatography (SEC) show that the number of large molecules increases after ozonation; this part of organic molecules may contribute more to 0.1 µm membrane fouling. Other evidence proves that ozone brings about the lysis of bacteria. This may account for the increase in the number of large organic molecules after ozonation.     

Treatment of Oily Wastewaters Using the Microfiltration Process: Effect of Operating Parameters and Membrane Fouling Study

This work focuses on the treatment of oily wastewater using the cross-flow microfiltration (MF) process to determine the effect of different operating parameters such as transmembrane pressure (TMP) and cross-flow velocity on the separation performance and to study the mechanism of membrane fouling during microfiltration of oil in water emulsions. In this regard, the permeation flux and oil rejection of a polyvinylidene fluoride (PVDF) membrane in a flat-frame MF module for separation of 3000 ppm oil/water emulsions were measured. The results indicated that the permeate flux increased by an enhancement in both TMP and cross-flow velocity, while the oil rejection decreased. The analysis of variance (ANOVA) showed that the individual effect of TMP and cross-flow velocity is more important than the interactional effect of these operating parameters on the permeate flux and oil rejection. The results of fouling modeling revealed that the membrane fouling mechanism was affected by the applied TMP. The cake filtration model dominates the fouling mechanism at lower operating pressures. The fouling mechanism was changed from the cake formation to intermediate pore blocking and then to standard pore blocking as the TMP varied from 1 to 3 bar. Finally, a five-step procedure was used for cleaning the oil/water fouled membranes.     

陶瓷膜微滤凹凸棒土过程中膜污染的控制和再生

采用阻力系列模型分析了膜污染主要来自凹土在膜表面的沉积,通过Darcy定律过滤模型计算,确定过滤过程的阻力主要来自滤饼层阻力Rg,约占总阻力的85%。实验结果表明,单一的物理、化学清洗方法不能达到理想的清洗效果,采用化学方法和反冲技术相结合的清洗方法,可使膜的纯水通量恢复至新膜的89 %以上,且多次的清洗效果稳定。考察了反冲压力、反冲时间和反冲周期等因素对陶瓷膜微滤凹土浆液强化过程的影响,确定合适的反冲操作条件：反冲压力0. 5 MPa、时间10 s、周期20 min。反冲技术在陶瓷膜微滤过程的膜污染控制和再生环节上起了重要作用,并具有广阔的应用前景。     

淹没式加压MBR膜污染机理及治理措施

研究了加压MBR膜通量衰减规律,膜污染阻力的分布;尝试了空曝、水反冲洗、压缩空气反冲洗、物化清洗四种膜清洗方式的膜通量恢复．研究结果表明：加压MBR膜通量衰减迅速,运行17d后膜通量衰减83．5％;膜污染阻力主要由凝胶极化阻力Rp和内部污染阻力Rif构成。     

陶瓷膜污染的超声波辅助清洗

膜污染的控制和膜的清洗再生是膜应用的关键,研究了采用超声波辅助清洗被乳化液污染的氧化锆陶瓷膜。结果表明：超声波的功率、超声清洗时间及膜污染程度等对清洗效果均有影响,超声功率越高,清洗后水通量的恢复率越高,超声清洗时间在20 min左右比较适宜。超声波对膜表面的污染清洗效果较好,对膜孔内堵塞清洗效果相对较弱,超声辅助化学清洗可有效恢复膜通量。     

基于微滤工艺处理微污染地表水的一体化设备开发研究

本文报导了一体化膜混凝反应器(MCR)，该设备采用连续进水、间歇出水的运行方式，对Ⅱ类和V类及劣V类地表水进行处理。结果表明：MCR对浊度、有机物和细菌有良好的去除效果；采用合适的投药量，出水水质可以满足生活饮用水卫生规范(2001)的要求。试验从2002年7月运行到12月，滤饼层和膜污染阻力之和仅占膜总阻力的25．4％；对膜进行清洗，发现膜比通量能恢复到新膜的99．7％。     

纳米ZrO2修饰Al2O3微滤膜处理废冷却液的实验研究

膜分离技术处理含油废水表现出明显的技术优势,其应用还应解决膜表面易被污染,分离效果逐渐下降的问题,主要原因是由于油滴的易变形性引起的膜堵塞。为解决膜渗透通量与膜选择性的矛盾,本文在市售Al2O3微滤膜孔道表面制备纳米ZrO2涂层,利用纳米涂层改变微滤膜的表面亲水憎油性,阻止油滴的变形。研究了陶瓷膜修饰条件和膜过滤操作参数对膜渗透通量的影响,结果表明:纳米涂层能有效提高微滤膜的渗透通量。膜面流速的增加在一定程度上能提高膜渗透通量,但超过一定程度后,增加不明显。当膜面流速为7m/s,修饰陶瓷膜的最大渗透通量为280 L.m-2.h-1,油截留率为96.4%。纳米涂层修饰微滤膜具有良好的抗油滴污染性能,能有效实现稳定含油废水的油水分离。     

絮凝-超滤耦合技术在生活污水处理中的应用研究

采用絮凝与超滤耦合技术处理生活污水，考察了压差、膜面流速和温度对不同体系稳定通量的影响;并在此基础上，探讨耦合条件对COD的去除效果，分析膜的污染机理，提出有效的膜清洗方法.研究表明：在膜分离过程中引入絮凝处理，能显著提高处理效果;不可逆污染阻力Rf在总阻力中占主要地位;FeCl3＋壳聚糖＋超滤这一耦合工艺在3m/s流速和0.2MPa下操作可得到较好的稳定通量和COD去除率.