MIEX树脂预处理改善超滤膜过滤性能的试验研究

为控制超滤膜污染,采用新型磁性离子交换树脂(MIEX)进行预处理,降低超滤系统运行的跨膜压差.结果表明:MIEX树脂投量的通水倍数为800BV,聚合氯化铝(PAC)投量仅为14mg/L时,反洗后跨膜压差可有效恢复.MIEX-混凝沉淀-超滤(工艺1)对UV254,CODMn,DOC,三卤甲烷生成势(THMFP)和卤乙酸生成势(HAAFP)的去除率分别为87.2%,74.4%,69.5%,88.2%和87.3%;混凝沉淀-超滤(工艺2)对UV254,CODMn,DOC,THMFP和HAAFP的去除率分别为20.5%,42.9%,27.9%,35.6%和33.6%.MIEX树脂预处理去除大部分疏水性和荷电亲水性有机物,对中性有机物也有一定去除,对相对分子量小于3ku的有机物去除率达61.3%.2种工艺出水平均浊度为0.07NTU.MIEX预处理减小了膜过滤时膜孔堵及滤饼层阻力,降低了过滤阶段的总阻力,有效地控制了膜污染.     

混凝-超滤系统中混凝剂对絮体特性及膜污染的影响

采用腐殖酸(HA)配水考察混凝剂类型和投加量对水中有机污染物去除效果、膜污染构成及发展规律的影响,并探讨絮体粒径、密实度等形态特征与絮体滤饼层阻力间的内在联系.结果表明:PAC和Fe Cl3作为混凝剂均能有效地去除水中的HA,但以Fe Cl3作为混凝剂时膜污染更加严重.在较低混凝剂投加量下,PAC和Fe Cl3产生的絮体细小,容易形成致密滤饼层,导致过滤阻力增大;随着混凝剂投加量的增加,絮体更容易碰撞成长,粒径增大,形成结构疏松的滤饼层,减小过滤阻力;与PAC相比,Fe Cl3絮体结构更加密实,因此滤饼层导致的膜污染更加严重.     

粉末活性炭和超滤组合工艺处理低温低浊水试验研究

通过浸没式超滤试验考察了粉末活性炭和超滤组合工艺对低温低浊水的净水效能以及对膜污染的缓解作用,并对其机理进行探讨.试验结果表明,粉末活性炭和超滤组合工艺处理低温低浊水时,能够降低膜表面的负荷,对可逆污染和不可逆污染具有一定的缓解作用;粉末活性炭投加量为10mg/L时,粉末活性炭和超滤组合工艺出水的浊度低于0.06NTU,对CODMn,UV254的平均去除率分别为20.9%,25%,比单纯的超滤工艺的去除率分别提高了10%,15%.     

二氧化氯预氧化对净水工艺的强化试验研究

针对水厂出现藻污染和嗅味问题,通过二氧化氯预氧化进行去除藻污染和嗅味的试验研究,结果表明:二氧化氯预氧化的投加量为1.0mg/L时,就可基本完全去除藻污染,并有效控制藻毒索的释放;能够显著增加浊度、色度、藻类和有机物的去除率;能够抑制藻类在平流沉淀池中的再生长;游离二氧化氯稳定持续地氧化积累在滤池中的藻类及胞内物质,有效地解决了滤后藻毒素及致嗅物质升高问题.二氧化氯预氧化可以作为应急除藻、解决嗅味问题的有效措施,有推广应用价值.     

K2FeO4预氧化对颤藻和腐殖酸复合絮凝相互作用的研究

采用K2FeO4预氧化复合高岭土和聚合氯化铝（PAC）混凝处理含藻和腐殖酸的混合水.结果表明,当藻浓度不变时,在一定范围内,随着腐殖酸浓度的升高,浊度、腐殖酸及藻去除率均逐渐下降.当腐殖酸浓度固定时,随着藻液浓度的升高,腐殖酸和藻去除率逐渐上升,而浊度去除率基本不变.同时考察了矿物高岭土投加量及目数、K2FeO4预氧化时间、不同污染物浓度比例对K2FeO4预氧化处理混合水效果的影响,当高岭土投加量为8 mg/L、粒径为140目时,浊度和腐殖酸、藻类的去除率分别为91.0%,80.9%和88.2%,投加量过大或目数过大,沉降性能变差,起不到良好的助凝作用.     

混凝-助凝-超滤工艺处理地表水膜污染

为考查混凝剂种类对混凝-助凝-超滤工艺处理较高浊度地表水时膜污染的影响,采用动态测絮体粒径的马尔文粒度仪和微型超滤系统研究聚合氯化铝(PACl)和三氯化铁(FeCl_3)与助凝剂聚丙烯酰胺(PAM)联用形成的絮体对超滤膜污染的影响.结果表明,固定混凝剂投量(PACl和FeCl_3为3 mg/L),当PAM投量在0~0.4 mg/L时,絮体粒径增至1 000μm,相对于单一投加PACl(3~370μm)和FeCl_3(360~420μm)时增长明显,且随投量增加比通量增大(PACl:0.56~0.64;FeCl_3:0.71~0.76)、滤饼层阻力减小(PACl:由0.90×10~(-11)降至0.52×10~(-11)m~(-1);FeCl_3:由0.47×10-11降至0.28×10~(-11)m~(-1));然而当PAM投量增大为1.0 mg/L时,比通量明显减小至0.48,而滤饼层阻力显著增加至1.55×10~(-11)m~(-1).因此,助凝剂PAM存在最优投量(0.4 mg/L)膜污染最小.结合纳米粒度仪和扫描电镜证明滤饼是主要污染机理,但膜孔堵塞在PAM投量高时明显.     

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。     

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.     

高锰酸钾预氧化对颤藻活性及其混凝效果的影响

采用不同浓度的KMnO4对颤藻预氧化后,再接种到培养液中进行培养,根据达到对数生长期的时间,考察了KMnO4预氧化对颤藻活性的影响。通过显微镜观察了藻细胞的破裂情况,同时采用聚合氯化铝(PAC)以及高岭土与PAC复合对KMnO4预氧化水体进行混凝处理。结果表明,在KMnO4达到130 mg.L-1时才能完全杀灭水体中的颤藻,低于该浓度时,不同浓度KMnO4对颤藻活性的抑制时间不同;在投加量为2 mg.L-1以下时,预氧化没有破坏颤藻的细胞结构。模拟含藻水在KMnO4预氧化后,采用高岭土与PAC复合混凝,浊度和叶绿素a的去除率分别达到96.9%和98.3%,藻毒素降低了63.6%。     

紫外光预氧化下高岭土复合聚合氯化铝混凝去除水体中颤藻

采用紫外光预氧化复合高岭土,通过混凝去除给水中的颤藻。结果表明,紫外光的预氧化可破坏藻细胞的结构,抑制其生长。最佳复配条件:紫外光照射时间4 min,高岭土投加量45 mg.L-1,PAC投加量4.5 mg.L-1,静置沉淀时间20 min。在此条件下,浊度和叶绿素a去除率分别达到91.2%和94.6%,残留铝含量为0.13 mg.L-1。     

臭氧预氧化与混凝联用工艺处理低温微污染水的试验研究

目的研究臭氧投加量、接触氧化时间等因素对臭氧预氧化与混凝联用工艺处理低温微污染水的影响,以及臭氧预氧化在常规水处理工艺基础上的净水效果.方法采用静态试验,改变臭氧投加量,接触氧化时间等参数,分别对比了高锰酸盐指数、浊度和色度的去除效果.结果臭氧投加量0.5(mg.L-1)时,沉淀出水各项指标就具有明显的去除效果.在投加量为3(mg.L-1)接触氧化时间为15 min时,沉淀后出水的高锰酸盐指数、浊度、色度分别降低了18.4%、95.9%和81.9%.比直接采用聚合氯化铝混凝的去除率分别提高了5.8%、23.6%和22.4%.结论对于低温微污染水源水,臭氧预氧化与混凝联用工艺能有效地去除有机物、浊度、色度,使处理后水质达到标准.     

基于在线混凝-超滤组合工艺的微污染地表水处理

以微污染地表水为原水,采用不同混凝剂投加量的3组流程和直接超滤工艺进行对比试验,考察了在线混凝-超滤组合工艺去除污染物的效果和膜污染情况。经过150h的连续运行,组合工艺出水浊度稳定在0.1NTU以下,CODMn平均去除率为33%,水质优于直接超滤工艺。试验中组合工艺较直接超滤工艺跨膜压差增长缓慢,膜污染经化学清洗后可基本去除,表明在线混凝可以延缓膜污染的进行。在试验中提高混凝剂投加量可以略微提高超滤效果,但综合考虑运行成本,混凝剂的最优投量为30mg/L。     

K_2FeO_4预氧化复合絮凝处理颤藻和腐殖酸混合水

采用K2FeO4预氧化复合高岭土和聚合氯化铝(PAC)混凝处理了含颤藻和腐殖酸的混合水,并探讨了对处理后水中残留铝含量及其形态分布的影响。结果表明:投加4.0 mg·L-1K2FeO4预氧化就能使混合水样的浊度、腐殖酸和藻类的去除率分别达到94.05%、91.67%和90.78%,明显优于相同条件下单纯的PAC处理效果;水样的pH值对K2FeO4预氧化有显著的影响,在pH=6.5时效果最好;K2FeO4预氧化影响处理后水中残留铝的含量和形态,在最佳条件下总铝浓度降低了51.8%,特别是对人体毒害作用最大的溶解态铝降低了43.9%。     

PAC-UF工艺处理沉淀池出水试验

利用粉末活性炭(PAC)和浸没式超滤膜组件联合处理净水厂沉淀池出水,并对处理前后水样的浊度、CODMn、UV254、TOC和三氯甲烷生成势进行检测.结果表明:PAC能够加强超滤膜对水中颗粒及胶体物质的控制,使出水的浊度保持在0.10NTU以下,去除率在95%以上;PAC能有效提高超滤工艺对有机物的去除能力,PAC的最佳投量在20～30mg/L;PAC和超滤膜联合使用还能去除三氯甲烷的前驱物,在投量为20～30mg/L时能降低23.9%～31.4%的三氯甲烷生成势.通过分析PAC投量对膜通量下降的影响可知,PAC投加可以降低膜污染,同时,PAC-UF工艺中形成的膜污染以粉末活性炭颗粒泥饼层为主,可以通过简单的水力反冲洗实现通量恢复。     

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.     

四种不同工艺对富营养化水源水的除藻效果

针对富营养化水源水含藻量高的特点,分别采用生物过滤、臭氧预氧化-生物过滤、高锰酸钾预氧化-混凝沉淀和混凝-气浮四种不同处理工艺,研究了各工艺对高藻水源水的除藻效果。结果表明：生物过滤预处理对原水中藻类的去除率介于58.55%~75.89%,平均去除率为69.04%;当臭氧投加量为1.5mg/L时,臭氧预氧化-生物过滤工艺对原水中藻类的平均去除率可达85%以上;在PAC投加量为15mg/L、高锰酸钾投加量为0.8mg/L时,高锰酸钾预氧化-混凝沉淀工艺可以取得90%以上的除藻率;混凝-气浮工艺的除藻率介于87.86%~94.18%,平均去除率可达90.68%。     

次氯酸钠、高锰酸钾联合预氧化微污染水的中试研究

目的研究次氯酸钠和高锰酸钾联合预氧化白石水库微污染水的效果,为自来水厂工程设计提供可靠的参数.方法利用高锰酸钾的强氧化性去除水中的有机污染物,以及次氯酸钠的去色氧化作用,采用次氯酸钠和高锰酸钾联合预氧化并与常规处理工艺联用对微污染水进行了中试试验,对比了高锰酸盐指数、浊度、色度的处理效果.结果当次氯酸钠投加量为0.10(mg.L-1),高锰酸钾投加量为0.3(mg.L-1)时,出水高锰酸盐指数低于3.0(mg.L-1),浊度低于1.0 NTU,色度低于5 NTU.但要严格控制高锰酸钾的投加量,防止投量过高造成出水色度的上升.结论次氯酸钠和高锰酸钾联合预氧化中试试验表明,要严格控制高锰酸钾的投加量,防止出水色度的上升.当高锰酸钾投加量增加到0.40 mg.L-1时,出水色度反而会上升到12~18NTU.该工艺能有效的去除微污染水中的有机物、浊度和色度,使过滤后出水水质达到处理标准.     

移动载体膜生物反应器膜污染控制研究

研究了移动载体复合式膜生物反应器(MCMBR)的膜污染特性和机理.通过对比MCMBR和传统膜生物反应器(CMBR)的跨膜压力变化,分析了MCMBR反应器的膜过滤特性.应用RIS(resistance-in-series)模型分析比较了MCMBR和CMBR的膜阻力构成,通过共聚焦显微镜拍照对滤饼层微观结构进行了研究.结果表明:跨膜压力达到30 kPa时,MCMBR的跨膜压力平均上升速率为CMBR的37.5%;MCMBR反应器膜污染状况的改善主要表现在移动载体对滤饼层阻力的减缓作用;相同操作时间下,MCMBR膜滤饼比阻仅为CMBR的25%,MCMBR反应器过滤性能增强的根本原因是移动载体的存在有利于减小滤饼层质量和增大滤饼层孔隙率.     

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。     

应用前表面三维荧光表征有机膜污染物质的方法

一直以来膜污染都是膜过滤技术中亟待解决的问题,新型的膜污染表征定量技术的开发有助于对膜污染过程的深入了解,并为膜污染控制提供参考.本研究开发了采用前表面荧光法对有机膜污染物质进行直接测量的表征方法.以牛血清蛋白(BSA)为标准污染物进行聚偏二氟乙烯膜(PVDF)的超滤实验,结合使用平行因子分析法,对超滤过程中膜表面累积的污染物进行定量,并评估其准确性.实验证实前表面三维荧光法能够准确地定量黏附在膜表面的BSA污染物,表征结果表明,在膜污染初期BSA的黏附相对较慢,随着过滤进行,膜表面形成滤饼层,黏附作用逐渐加快,造成膜阻力的增大也越来越快.用前表面三维荧光法定量有机膜污染物质,操作简便且准确直观,有望为膜污染的深入研究及膜污染的在线检测提供技术支撑.