MIEX-UF耦合工艺控制膜污染的行为及机理研究

以HA、BSA和SA模拟典型膜污染物，对比分析了一体式和分体式两种MIEX-UF耦合工艺在减缓膜污染方面的性能差异。结果表明对任何一种典型污染物来说，一体式MIEX-UF工艺减缓膜污染的效果都远远强于分体式MIEX-UF工艺。机理分析证明，即使MIEX对BSA的吸附去除高达91.4%，吸附也不是一体式MIEX-UF工艺减缓膜污染的最主要因素。尽管污染物的性质会影响一体式工艺中三种膜污染减缓机制的相对贡献比例，但MIEX与污染物间更强亲和力带来的动态膜效应始终是一体式MIEX-UF工艺减缓膜污染的最主要因素。污染物与MIEX间亲和力越强，一体式工艺对其造成的膜污染的减缓效果就越显著。因此，当以提高膜污染控制性能为目的时，在一体式吸附-UF工艺中吸附剂的选择更应该关注其与污染物间亲和力而不是吸附剂的吸附能力。     

粉末活性炭-超滤膜处理微污染水试验研究

基于超滤膜对有机物去除率低和超滤膜污染严重的现状,构建了传统工艺+超滤以及传统工艺+粉末活性炭(PAC)+超滤两组工艺,并对处理前后水样的浊度、UV_(254)、高锰酸盐指数进行检测,对比了两组工艺对微污染水中的污染物的处理效能。结果表明,两组工艺对于浊度的去除效果都比较好,出水浊度不受原水水质的影响,传统工艺+超滤组合工艺对于有机物的去除效果不理想;传统工艺+PAC+超滤组合工艺对有机物有着良好的去除效果,出水的浊度、UV_(254)和高锰酸盐指数的去除率分别为90.9%,84.6%和77.0%;超滤膜表面污染物主要为腐殖酸类物质和蛋白质类物质,经过化学清洗,基本上能恢复TMP,PAC的存在能有效减缓超滤膜的污染。     

粉末活性炭-超滤膜处理微污染水试验研究

基于超滤膜对有机物去除率低和超滤膜污染严重的现状,构建了传统工艺+超滤以及传统工艺+粉末活性炭(PAC)+超滤两组工艺,并对处理前后水样的浊度、UV_(254)、高锰酸盐指数进行检测,对比了两组工艺对微污染水中的污染物的处理效能。结果表明,两组工艺对于浊度的去除效果都比较好,出水浊度不受原水水质的影响,传统工艺+超滤组合工艺对于有机物的去除效果不理想;传统工艺+PAC+超滤组合工艺对有机物有着良好的去除效果,出水的浊度、UV_(254)和高锰酸盐指数的去除率分别为90.9%,84.6%和77.0%;超滤膜表面污染物主要为腐殖酸类物质和蛋白质类物质,经过化学清洗,基本上能恢复TMP,PAC的存在能有效减缓超滤膜的污染。     

超滤膜净化有机废水及在线水力清洗对膜污染的影响

研究了恒压操作下用聚丙烯腈中空纤维超滤膜净化含腐殖酸类有机物废水的效果。结果表明:超滤工艺几乎可完全去除水中的浊度物质,对水中的天然有机物有一定的去除效果。在反冲洗水量相同的条件下,增加反冲洗频率,可大大减缓膜通量的衰减;频繁的在线水力清洗可有效地去除膜表面的污染物,减轻膜污染。     

超滤集成工艺对西北村镇窖水处理的应用研究

研究了以超滤为核心,流程为颗粒活性炭-纳米金属簇-超滤-紫外线的集成净水工艺对原水中浊度、CODMn、氨氮的去除,进行了不同原水浊度下超滤的膜污染成因分析和化学清洗试验。结果表明,集成工艺出水浊度稳定在1 NTU以下,对CODMn和氨氮的平均去除率为29.86%和50.95%。出水水质达到了现行GB 5749-2006的要求。在短时间内较高浊度的进水对超滤膜不会造成不可逆的膜污染,但在持续较高浊度进水条件下膜阻力会快速提高并最终造成膜污染。对原水中的有机物和浊度进行更有效的预处理能减缓膜污染的进程,膜污染发生后进行有针对性的化学清洗能有效的恢复膜通量。     

粉末活性炭粒径对PAC-UF工艺处理效能的影响

采用3种粒径的粉末活性炭(PAC,50μm、3μm、200 nm),考察了PAC粒径变化对天然有机物的吸附性能和吸附前后的水中有机物分子量分布的影响,探讨了不同PAC投加量、投加方式和吸附程度条件下,PAC粒径对PAC-UF工艺处理效果以及膜污染的影响。结果表明,PAC可以有效地吸附UF膜难于截留的小分子量有机物,粒径减小有助于增强其对30 k~100 k分子质量有机物组分的吸附;PAC投加量增加和粒径减小均增大了其吸附容量,提高了PAC-UF工艺的有机物去除率,并进一步减缓了膜污染;集中式投加并未因为与有机物的接触时间延长而改善PAC-UF工艺的去除率和减缓膜污染程度,连续式投加是PAC-UF工艺最有效的投加方式;此外,PAC与有机物在膜面形成的活性炭滤饼层,可以对有机物起到额外截留的作用,而缓解膜污染的主要原因是PAC对有机物的吸附去除,吸附饱和的PAC会加剧膜污染。     

PAC-UF处理含蛋白质类溶液过程中的膜污染研究

使用粉末活性炭(PAC)-超滤(UF)组合工艺处理牛血清白蛋白(BSA)溶液,研究了不同PAC投量下组合工艺的膜污染情况。结果表明,PAC本身对膜污染无明显贡献,PAC吸附BSA后使得膜通量急剧下降;PAC对改善BSA溶液通过超滤的膜通量和膜污染阻力均有一个最佳投加值;PAC在膜表面形成的滤饼层对膜通量改善作用明显;PAC滤饼层主要形成可逆污染,而水中BSA则是不可逆膜污染。     

粉末活性炭-超滤膜联用工艺去除水体藻毒素的特性研究

针对饮用水中藻毒素污染问题,本文对超滤膜(UF)、粉状活性炭(PAC)及其组合工艺去除藻毒素(MCs)的效果和特性进行了研究.结果表明,单独的超滤膜工艺对水体中溶解性藻毒素的去除率较低,一般低于5%.单独的粉末活性炭吸附技术在投加量高于20mg·L-1时对MCs的去除效率较高,可迭82.16%;粉末活性炭与超滤联用工艺在PAC投加量为20mg·L-1时,产水中未检测出微囊藻毒素.该组合工艺运行稳定,可有效减缓膜污染.     

UF膜处理生活污水时的预处理及膜清洗研究

研究了 UF处理生活污水站出水的阻力特性及清洗的可恢复性 ,对 MF、活性炭吸附、混凝等 UF预处理方法进行了试验。试验结果表明 ,以混凝作预处理 ,过滤阻力较低 ,清洗的恢复性较好。探讨了膜污染的因素 ,结果表明 ,在被污染的膜上 ,有机物和无机盐垢相互覆盖 ,用次氯酸钠和具有络合作用的酸交替清洗膜可以获得较好的清洗效果。     

连续砂滤—超滤组合工艺的除污染效能与优化

构建了连续砂滤-超滤中试组合工艺,研究了其的除污染效能。结果表明,增加滤层厚度、降低滤速及延长洗砂周期均有助于提高连续砂滤的除污染效果。加氯反冲洗对超滤的除浊效果无影响,可以更有效地洗脱类腐殖质、类蛋白质以及微生物代谢产物等污染物,洗脱率比水力反冲洗的分别提高了57.9%、99.7%和107.3%,有效缓解了超滤的不可逆膜污染,超滤系统可以长期稳定运行,不需进行化学清洗。组合工艺的浊度去除效果极佳,出水浊度始终低于0.1 NTU;CODMn和UV254的去除率分别达34.2%和21.8%。连续砂滤有效控制了微污染原水的浊度和有机物含量,确保超滤系统可以稳定运行。研究成果可为微污染水源水的物化处理工艺提供技术支持。     

在线混凝改善粉末活性炭-超滤工艺效能研究

通过在线投加混凝及粉末活性炭(PAC)处理,研究二者对超滤(UF)进水中有机物相对分子质量分布、亲疏水性的影响,考察在线混凝改善PAC-UF工艺对有机物去除效率和膜污染效能的影响及机理。结果表明,在线混凝和PAC对去除不同相对分子质量的有机物上存在协同互补作用,当PAC投加量仅为20 mg/L时,在线混凝+PACUF工艺的UV_(254)和DOC去除率为93.6%和69.7%。在线混凝和PAC对原水中亲水性有机物的去除效果较差,去除率小于40%,但是亲水性有机物组分的存在对膜污染的影响几乎可以忽略。当PAC投加仅为20 mg/L时,过滤周期末端膜比通量为0.86。在线混凝可以有效的改善PAC-UF工艺的有机物去除效果和膜污染程度,并可以显著的减低投炭量,利于实际工程运行。     

膜分离技术在饮用水处理中的应用

国际水协会（IWA）于2004年6月在韩国汉城召开了主题为”水环境．膜技术”会议,会议发表论文135篇,还有69篇招贴论文。会议就膜技术用于饮用水处理、生活污水处理、工业废水处理及膜污染和模型建立等方面展开交流。本文主要介绍了该会议报道的膜技术在饮用水处理中的应用与研究动态。所有报道表明用微滤／超滤及其与其它工艺组合生产饮用水是非常有前景的水处理技术,对悬浮颗粒、胶体物质和有机物有很好的去除效果,还能去除藻类及DBPs等。文中最后介绍了防止膜污染的措施。     

氧化预处理延缓超滤膜污染试验研究

分析了膜前氧化对超滤膜污染规律和水中有机组分构成的影响,并对延缓膜污染的机理与方法进行探讨。结果表明,试验所用3种氧化剂KMnO4、高锰酸钾复合盐(PPC)、H2O2均能延缓膜污染进程,在投加量为1 mg.L-1条件下,预处理效果PPC>KMnO4>H2O2;KMnO4和PPC对UV254的去除效果优于溶解性有机物,表明2种氧化剂优先去除含有双键的疏水性有机物;通过研究氧化剂投加量对比紫外吸光度变化的影响,说明氧化作用使水中腐殖质类成分向非腐殖质类成分转化。     

天然有机物对国产纳滤膜的污染及清洗效果研究

为考察水体中天然有机物(NOM)对纳滤膜性能产生的影响,以腐殖酸(HA)、牛血清蛋白(BSA)和海藻酸钠(SA)分别模拟水中常见NOM,腐殖质、蛋白质和多糖,对国产NF-1812纳滤膜进行单组分及其混合物定性定量有机污染及清洗实验。结果表明,有机污染造成膜通量下降,膜污染程度为SA>HA>BSA;NOM截留率可稳定在99.2%~99.6%;膜污染阻力主要为浓差极化阻力,其次是凝胶层阻力和内部污染阻力,有机污染液综合黏度和综合含量越大,浓差极化阻力的比例越高;对多组分有机污染膜进行错流速度9 cm/s的物理水力清洗和pH=10.0的质量分数分别为0.1%的NaOH+0.025%Na-SDS化学药剂清洗,膜通量、NOM截留率、苦咸水截留率、SEM成像均恢复至原膜状态,纳滤膜清洗效果良好,适用于中国西北苦咸水地区。     

Fenton试剂协同预涂动态膜处理乳化油废水

为减低预涂动态膜处理乳化油废水过程中的在线膜污染阻力,对Fenton试剂协同高岭土预涂动态膜处理乳化油废水特性进行了研究,考察了Fe2+/H2O2配比、溶液pH值及操作温度对减缓膜污染程度的影响。研究结果表明：投加Fenton试剂可明显地降低在线膜污染阻力,有效去除溶液及动态膜表面的污染物,CH2O2/CFeSO4最佳配比为1,其稳态膜通量是未投加Fenton试剂的3倍以上;Fenton试剂在酸性条件下减缓膜污染的效果较好,其中pH值为3时的稳态膜通量最高;最佳工艺操作温度为312 K,温度过高时尽管初始膜通量非常高,但稳态膜通量较低;原料液中油浓度越高,Fenton试剂对在线膜污染阻力的削减程度越小,投加和未投加Fenton试剂时达到稳态时的截留率相差在1%以内。     

砂滤池在超滤技术中的应用研究

针对膜污染的形成种类,研究了砂滤池对超滤(UF)膜污染的影响。结果表明,砂滤池对浊度和有机物的平均去除率分别为85.81%和21.54%,降低了后续超滤膜污染物负荷,减缓了膜污染速率;UF在恒通量运行时,砂滤池的存在使得后续UF运行跨膜压差(TMP)降低,约为无砂滤池时的1/2,平均为-17.43 k Pa;且其也使得UF初始运行阶段的膜污染速率有效降低,约为无砂滤池时的1/3;同时,UF运行相同的时间后,砂滤池的存在使得UF膜外及膜内阻力减小了约62.54%和52.04%;UF在恒压条件下运行时,随着运行时间的延长,砂滤池存在时膜通量衰减速率较小,低压力运行时通量衰减速率几乎为0;在-50 k Pa压力下,初始运行通量约为60 L/(m~2·h),30 d后砂滤池存在时膜通量衰减率约为13.2%,而无砂滤池时衰减率为28.6%。     

好氧颗粒污泥和膜分离耦合工艺的应用

采用好氧颗粒污泥(AGS)和超滤(UF)耦合工艺对城市污水进行处理,确定膜污染机制和水再生产利用。通过超滤杯快速模拟实验,探究不同膜、搅拌速度和压强等因素对污水处理效果的影响。结果表明,UP030膜在转速为500 r/min和TMP为0.3 MPa的条件下,AGS反应器和UF对COD(去除率51.33%和90.48%)和营养物(53.63%和88.86%的TN,49.8%和94.16%的TP)的去除效率较高,并且好氧颗粒污泥和UF耦合工艺可以实现高污染物去除和良好的回用水质量。而AGS拥有厌氧、缺氧和好氧的内部结构,可以同时硝化和脱氮,并且丰富的生物群落也有利于污染物的去除,而较大的孔径和成熟的结构也有利于减少污染物的沉积。通过控制AGS在膜上的沉积,剪切力降低了膜污染阻力,以及提高了膜清洗效率。     

高锰酸钾预氧化对混凝-超滤去除天然水体中腐殖酸的影响研究

采用高锰酸钾预氧化-混凝-超滤组合工艺去除天然水体中的腐殖酸,考察了水中腐殖酸的质量浓度分别为2.4、4.3、7.6 mg/L时,高锰酸钾投加量对各工艺出水水质和超滤膜污染的影响。结果表明,高锰酸钾预氧化可以有效提高组合工艺的出水水质。其中,预氧化、混凝和超滤过程分别对天然有机物、腐殖酸和大分子物质具有良好的去除效果。另外,控制高锰酸钾投加量在0.2~1 mg/L可显著减缓膜污染。即使当进水中腐殖酸的质量浓度达到7.6mg/L的条件下,膜比通量在1 h内始终维持在0.95~0.97。     

絮凝-超滤去除城市污水中有机物的实验研究

分别以聚合氯化铝(PAC)、三氯化铁(FeCl_3)为絮凝剂,采用絮凝-超滤工艺处理城市污水厂二级出水,考察了絮凝-超滤联合工艺对污水中有机物的去除效果,分析了有机物的三维荧光特征,并探讨了絮体的分形维数及对超滤膜通量的影响。实验结果表明,絮凝预处理强化了超滤对污水中有机物的去除率,FeCl_3+UF对UV_(254)和DOC的去除率分别可达62.1%、79.6%,PAC+UF对UV_(254)和DOC的去除率分别可达68.6%、85.4%。PAC形成的絮体分形维数比FeCl_3要小,形成的絮体更加疏松,更有利于延缓膜通量的下降速度。     

填料对一体式膜生物反应器运行效能的影响

进行了组合式膜生物反应器(CMBR)和一体式膜生物反应器(SMBR)处理生活污水的试验研究,以考察填料对处理效果的影响及减缓膜污染方面的作用。在稳定期,CMBR对COD的平均去除率为96.7%,SMBR为95.9%,对NH3—N的去除率分别为95.6%和94.9%,试验结果表明,填料的添加对反应器COD和NH3—N的去除效果影响不大,但能有效增强反应器对总氮的去除,去除率从54.5%提高到67.5%;经102 d连续运行,CMBR膜组件清洗次数少于SMBR,说明添加填料不仅提高了膜生物反应器(MBR)的处理效果,而且相对有效地减缓了膜阻力升高的速度;单位膜面积上胞外聚合物(EPS)的面密度与2个膜生物反应器过膜压力随运行时间的变化规律基本一致,CMBR和SMBR中膜阻力与单位膜面积上EPS的面密度正相关,证明EPS对膜污染有着重要的影响。