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。     

短流程超滤工艺处理东江水中试研究

超滤在饮用水处理工程中的应用还存在流程长和净水功能发挥不充分等问题,导致运行费难以降低,限制了其推广应用。为此,通过构建直接超滤、微絮凝/超滤和混凝/沉淀/超滤三种短流程超滤工艺,并结合低通量运行技术进行中试研究,考察了各工艺的除污效能和运行稳定性。研究结果表明:三种短流程工艺对东江源水均能取得良好的处理效果,其中混凝/沉淀/超滤工艺对有机物的去除效果最好,微絮凝/超滤和混凝/沉淀/超滤能够稳定去除氨氮,而直接超滤则受到运行阶段的影响,三者在去除浊度上无明显差异;直接超滤和微絮凝/超滤工艺在低通量下运行时,污染缓慢且未见不可逆污染,但直接超滤工艺受原水水质影响较大,混凝/沉淀/超滤工艺能够在较高通量下低污染运行,但污染的可逆性较差,且投药量控制不佳时会导致污染速率显著增加;腐殖酸、富里酸和蛋白质类有机物均会引起膜的不可逆污染。     

原位混凝/超滤处理回用水工艺研究

为解决景观绿化回用水的安全问题,提升回用水水质,开发了原位混凝/超滤一体化装置。采用混凝作为超滤技术的强化膜处理工艺,提高了资源的回收利用率,有效控制了总磷排放量,减轻了景观水体的富营养化现象。原位连续混凝技术强化了超滤水回用装置的除污染能力,经混凝静态试验和中试装置动态测试,混凝剂采用连续原位投加方式,膜通量提升了40%,处理能力稳定,适合市政污水处理设施的升级改造。该设备能有效截留致病菌,在提升供水安全的同时降低了消毒副产物的浓度。     

响应面法优化超滤组合工艺的整体运行参数

超滤技术的膜污染问题已成为制约其推广应用的关键,针对这一现状,提出对超滤组合工艺的整体参数进行系统性、科学性的优化。构建了混凝沉淀-膜前预加氯-超滤一体化工艺装置并开展中试,通过单因素分析考察了混凝单元(速度梯度)和膜前预加氯(Na Cl O投率)对膜污染的影响,提出了最大可工作通量这一概念,并针对膜比通量(SF)衰减速率采用响应面法对各单元的工艺参数进行了整体优化。结果表明,当混合絮凝池中机械搅拌转速为40 r/min时,膜组件的最大可工作通量达到峰值;在混凝沉淀后、超滤前设置预加氯装置是不可取的,会降低膜的最大可工作通量。通过因素的优化分析、回归方程的预测,得到的最优参数值如下:机械搅拌器的转速为40 r/min,膜前Na Cl O投率为零,膜的运行通量为100 L/(m~2·h)。在此条件下,SF衰减速率最小,为48.58 L/(h·m~5·MPa),重复验证值为47.37 L/(h·m~5·MPa),试验值和预测值较吻合。由此可见,响应面分析法可科学地优化组合工艺的整体运行参数。     

超滤技术在给水处理中的运用及运行特性研究

采用混凝/沉淀/浸没式超滤工艺处理西江原水,考察了浸没式超滤工艺对CODMn、氨氮、浊度和颗粒物的去除效率,研究了试验期间系统跨膜压差(TMP)的变化,确定了超滤工艺适宜的跨膜通量,最后探讨了不同化学清洗方法对膜污染的控制.试验结果表明:混凝/沉淀/浸没式超滤工艺出水水质稳定,处理效果安全可靠,膜出水CODMn和氨氮浓度均达到了《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)和《饮用净水水质标准》(CJ 94-2005);膜出水浊度＜0.1 NTU.当膜通量在30 L/(m2·h)左右时,TMP增长缓慢;当膜通量＞40 L/(m2·h)时,膜污染严重,TMP增长明显加快,故实际工程应选择适当膜通量.采用先酸(HCl)洗后碱(NaClO)洗的化学清洗方法可以有效控制膜污染.     

直接超滤工艺处理微污染水库水的工程实践

通过直接超滤工艺处理微污染水库水的工程案例,从出水水质、长期稳定运行效果和投资运行成本三方面分析了直接超滤工艺在饮水工程中的应用效能。结果表明,针对微污染的水源水,经直接超滤工艺处理后,出水水质可稳定达到《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)的要求,出水的微生物安全性得到了有效保障;另外,长期在15 L/(m~2·h)以下的低通量工况下运行有利于延缓膜污染;日常物理反冲洗和定期化学清洗,能保证直接超滤净水系统的长效稳定运行;该工艺的制水成本为0.285元/m~3,适宜在农村地区推广应用。     

曝气量对混凝/气提/超滤膜组合工艺膜污染的影响

在超滤前进行混凝预处理可以减轻膜污染,混凝/超滤组合工艺已得到广泛的认可。在混凝/超滤工艺中引入曝气,形成了混凝/气提/超滤组合水处理新工艺。通过试验分析不同曝气量条件下的跨膜压差(TMP)、膜污染总阻力(Rt)以及膜污染指数(UMFI),探讨了不同曝气量下的膜污染情况。结果表明,混凝和曝气有利于减轻膜污染;并且随着曝气量的增加,TMP和Rt增长速率呈降低的趋势,UMFI值也逐渐减小。当曝气量从零增加到180 m L/min时,TMP和Rt的平均增长速率分别从0.211 k Pa/h和0.037×1012m~(-1)/h降低至0.065 k Pa/h和0.026×1012m~(-1)/h,UMFI值从0.001 18 m~2/L降低至0.000 30 m~2/L,膜污染程度显著降低。     

生物活性炭滤池/超滤组合工艺处理华南山区水库水

我国农村供水设施普遍存在分散与运行管理落后的问题,导致广大农村地区的饮用水安全得不到保障。针对华南某山区优质水库水源水开发了生物活性炭耦合超滤(BAC/UF)的短流程工艺,通过考察直接超滤(UF)工艺和BAC/UF工艺的净水效能和膜污染状况,分析了短流程超滤工艺在农村供水工程中应用存在的优势和不足。结果表明,超滤优异的截留性能能够确保产水浊度低于0.1 NTU,但对水中的氨氮去除效果较差(去除率40%),产水的氨氮指标不能满足国标要求,而BAC/UF工艺凭借生物降解作用,可以有效去除氨氮(平均去除率达96.54%),同时还能够提高对有机物的去除效果(平均去除率达35.38%),减缓超滤膜的污染。综上,对于山区水库水等优质水源,可采用BAC/UF工艺保障饮用水水质安全。     

集成式单阀重力反洗超滤工艺处理引黄水库原水

通过对单阀重力反洗直接超滤工艺处理引黄水库原水的中试研究,从超滤膜选型、长期稳定运行的膜污染控制、出水水质和运行成本4个方面分析了直接超滤工艺在农村饮用水工程中的应用效能。针对具有引黄水库原水特质的微污染水源,经直接超滤工艺处理后,出水浊度低于0. 1 NTU,水质可稳定达到《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)的要求,出水微生物安全性可以得到有效保障;采用超滤技术直接过滤引黄水库原水时,可选用截留分子质量较小的内压式PVC合金超滤膜,同时在反冲洗水中添加10 mg/L的NaClO进行化学强化反冲洗,可使跨膜压差增长速率明显降低,延长维护性化学清洗周期,有效缓解膜污染;另外,长期以10 L/(m~2·h)的低通量工况运行有利于延缓膜污染。该工艺流程简单,管理方便,运行成本约为0. 1元/m~3,适宜在农村地区推广应用。     

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。     

超滤处理微污染水库水的中试研究

进行了直接超滤和微絮凝-超滤处理微污染水库水的中试研究.结果表明：两组超滤工艺的出水水质均符合建设部《城市供水水质标准》（CJ/T 206-2005）要求;微絮凝-超滤工艺在改善出水水质和缓解膜污染方面均优于直接超滤工艺;微絮凝-超滤工艺的最佳混凝时间为120 s左右,聚合氯化铝的最佳投量为2 mg/L左右（以Al2O3计）,在相同的投量（即相同的物质的量浓度,以金属离子计）下铁盐比铝盐的混凝效果好.     

混凝/超滤工艺处理北江原水的低通量运行

通过中试研究了以北江水为原水的短流程、低通量混凝/超滤工艺的除污特性,并借助荧光EEM和紫外可见全扫描吸收光谱分析了天然有机物对膜污染的机理。结果表明:混凝/超滤工艺对天然水体中的颗粒物和有机物有较好的去除作用,对浊度、UV254、CODMn的去除率分别为(99.80±0.15)%、(48.2±6.6)%、(54.1±15.2)%;在运行周期为8 h、水洗强度为60 L/(m2.h)、气洗强度为50 m3/(m2膜池.h)、通量为17 L/(m2.h)时,TMP每天增长0.15 kPa,以60 kPa为终点计算得到化学清洗周期为270 d,说明不可逆污染较轻;造成超滤膜不可逆污染的原因主要是蛋白质或类蛋白类物质引起的膜孔堵塞。     

在线混凝/超滤工艺处理低温、低浊源水的研究

研究了在线混凝/超滤工艺对北方低温、低浊源水的处理效果,并与直接超滤的处理效果进行对比.结果表明,直接超滤与在线混凝/超滤对浊度的去除基本无差别,所有超滤产水水样的浊度值均低于0.1 NTU;在线混凝/超滤工艺可显著提高对有机物的去除率,且对有机物的去除效果与混凝剂投量有关;在线混凝/超滤工艺对大分子有机物的去除效果提高显著,但对小分子有机物(特别是分子质量<1 ku的有机物)的去除效果提高不明显;在线混凝/超滤工艺可显著减缓膜污染,其膜污染类型主要是可逆的外部污染.     

混凝/膜过滤过程中泥饼层对膜污染的影响研究

混凝/膜过滤过程可以分离、浓缩污水中有机物,有望实现生活污水的直接处理。但混凝/膜过滤过程中形成的化学泥饼层对膜污染的影响复杂。通过超滤杯过滤试验,证实了混凝/膜过滤过程中形成的化学泥饼层可以提高膜通量,并能增强有机物截留效果,减缓膜的不可逆污染。在泥饼层过滤模式下,四次过滤后膜通量能够恢复到初始通量的85%,这对设计有自动水力清洗设备的膜混凝反应器的长期运行具有现实意义。     

混凝对膜过滤的影响

采用混凝－膜分离技术对黄浦江原水进行试验的结果表明，混凝不仅可提高膜的透水通量，还可有效地降低滤饼层阻力和浓差极化阻力；混凝剂投量为2－4mg/L（以Al计）时，滤饼层阻力最小，投加硫酸铝会增加吸附阻力且造成膜污染。     

炭砂过滤单元对超滤膜阻力的影响研究

为了研究炭砂过滤单元对浸没式超滤膜的影响,以北京市某给水厂的机械加速澄清池出水为研究对象,比较了"混凝沉淀/超滤"和"混凝沉淀/炭砂过滤/超滤"工艺中膜过滤单元的运行特性、膜阻力及出水水质。增加炭砂过滤单元后,跨膜压差(TMP)的上升速度得到缓解,增长率由1.23 k Pa/d下降为0.29 k Pa/d;对不同膜阻力分别进行测量并辅以扫描电镜和三维荧光技术表征膜面及出水水质,发现炭砂滤柱可以截留沉后水中的矾花,使膜的沉积阻力下降了77%;炭砂滤柱还可以有效地吸附色氨酸类蛋白质和腐殖酸等有机物,使UV254由0.026 cm-1下降到0.020cm-1,使膜的孔堵阻力下降了约90%。将炭砂过滤工艺作为膜的预处理单元,其减缓膜污染的能力优于混凝工艺。     

混凝/沉淀/PVC复合膜工艺处理受污染源水的中试

针对北方受污染水源水的水质特点,基于"混凝/沉淀/PVC复合膜"工艺,通过中试考察了PVC复合膜的水质净化效果和膜系统运行情况。在PVC复合膜出水中未检测到总大肠菌群,出水浊度平均为0.054 NTU;复合膜对CODMn、余铝和藻类的平均去除率分别为27.4%、68%、99%。以25、30和35 L/(m~2·h)的膜通量运行时,TMP均在30 kPa以下,PVC复合膜的运行压力较低。气水反洗和维护性清洗能明显降低PVC复合膜的TMP,缓解膜污染。膜通量为25 L/(m~2·h)时,其TMP基本稳定在7.7~15 kPa;膜通量为30 L/(m~2·h)时,在加氯预处理条件下膜污染较轻;以35 L/(m~2·h)的膜通量运行时,过滤60 min反洗1次能够有效降低膜污染;建议维护性清洗周期为14 d。     

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.     

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。     

超滤组合工艺在原水处理中的应用

介绍了常规预处理＋超滤组合工艺处理原水的优势;研讨混凝＋超滤．粉末活性炭＋超滤等组合工艺的处理效果、特点,以及膜前预处理工艺对防治膜污染,恢复膜通量的作用。超滤与常规处理相结合的组合工艺,将是未来最重要的饮用水处理技术之一。