混凝防止膜污染的研究

试验主要研究混凝改善膜通量和防止膜污染的效果。试验的每个工况均为0.1MPa过滤压力,连续膜过滤8h,观察膜通量的变化情况。结果表明:在直接过滤原水的情况下,反冲洗后的膜通量恢复率仅为初始通量的40%;而投加了混凝剂4mg/L和10mg/L(以Al计)后,反冲洗后的膜通量得到了完全的恢复。混凝防止膜污染取决于过滤过程在膜表面形成的滤饼层的性能。在过滤混凝液的情况下,膜表面会形成滤饼层,从而有效地防止膜污染,而在过滤上清液的情况下,无法被混凝去除的中性亲水性的有机物沉积在膜表面,造成膜污染。     

缓速滤池耦合重力流超滤工艺净化微污染地表水研究

重力流超滤工艺(GDM)具有低能耗、低维护等优点,然而较低的通量水平和有机物(DOC)去除效能限制了其推广应用。构建缓速滤池/GDM耦合工艺(即GAC/GDM和沸石/GDM)并考察其长期过滤效能,由试验结果可知,GDM膜表面生物滤饼层的形成可强化对氨氮和可同化有机碳(AOC)的去除效能,但对DOC和UV254的去除效果较差;缓速滤池/GDM耦合工艺有机地结合了缓速滤池和GDM的双重净水效能,可有效地提高对AOC、氨氮、DOC和UV254的去除效能,增强应对水源水氨氮和有机物污染的能力。此外,耦合缓速滤池还可显著地提高GDM膜表面生物滤饼层的粗糙度和多孔性,降低滤饼层内EPS含量,缓解膜污染,GAC/GDM和沸石/GDM的稳定通量分别提高了105%和63%,为构建适配于我国村镇供水特色的超滤技术体系提供支撑。     

两种污染物共存及不同过滤顺序对超滤膜的污染特性研究

研究了两种污染物共存及不同过滤顺序条件下对超滤膜比通量、不同污染层贡献及膜污染指数的影响。结果表明,高岭土与腐殖酸或海藻酸钠共存时会增大过滤液的膜污染指数,预过滤高岭土会降低腐殖酸、海藻酸钠对超滤膜的污染;但高岭土与蛋白质共存时反而会降低膜污染程度。高岭土与蛋白质、腐殖酸、海藻酸钠共存时,过滤液膜污染指数分别为620s/L2、4 567s/L2、32 341s/L2;高岭土的存在会减小腐殖酸、蛋白质类物质过滤液的膜污染指数,但会增大海藻酸钠污染液的膜污染指数。在高岭土与腐殖酸、蛋白质的系列试验中,共存及预过滤高岭土时不会引起超滤膜产生不可逆污染层,但高岭土与海藻酸钠共存时的协同效应反而会增加不可逆污染层对超滤膜比通量下降的贡献。     

MBR中平板膜和中空纤维膜的运行特性对比研究

通过MBR膜分离单元处理污水处理厂生物池混合液的中试,分析了平板膜和中空纤维膜的跨膜压差(TMP)与间歇出水时间、曝气强度、膜通量、污泥浓度等运行参数的关系,比较了两类膜的运行特性。结果表明,两类膜的TMP上升速率随抽停比的增加而增大,最佳抽停比均为9min∶1min,抽停比变化对平板膜TMP的影响更为明显;平板膜和中空纤维膜的适宜曝气强度分别为1.20m3/(m2·h)和0.60m3/(m2·h);两膜的临界通量介于20~25L/(m2·h),平板膜的临界通量稍低于中空纤维膜;在8 000~15 000mg/L的污泥浓度内,平板膜的最佳运行污泥浓度高于中空纤维膜。对于处理规模为1万m3/d的市政污水A2/O-MBR项目,采用平板膜时项目总投资为4 200万元、运行成本为1.36元/m3,采用中空纤维膜时项目总投资为3 900万元、运行成本为1.19元/m3。     

膜生物反应器膜污染阻力分析

为解释膜生物反应器过滤分离中膜污染的原因,以达西方程为核心,建立膜通量数学模型,其中沉积阻力是以指数形式出现,对膜通量的影响最大;膜污染阻力分布测定试验可知,系统沉积层阻力占到总阻力的90%以上,沉积层阻力是过滤过程中的优势污染阻力,过滤受沉积层控制.     

混凝-超滤处理高温低浊水的膜污染因素分析

针对丹江口水库原水季节性高温低浊,不易混凝的特点,研究了混凝剂的不同投加量、增加活性炭吸附改善膜通量的效果。结果表明:投加少量的混凝剂(2mg/L)时,原水中的天然有机物不能被细小的矾花有效的吸附。混凝剂投加4mg/L时能形成较大的矾花,使滤饼层阻力和浓差极化阻力较低。活性炭吸附能进一步降低原水的天然溶解性有机物和浊度,对减缓通量下降作用不明显。丹江口水库原水中的天然有机物,特别是色氨酸类芳香族蛋白质和微生物代谢物,以及金属硅和镁,很可能是引起膜通量下降的主要因素。膜表面吸附的各种形态的铝,不是膜通量下降的主要因素。     

投加活性炭膜污染控制的研究

比较了不同粒径(20～40目、40～60目、80目、100～150目)的活性炭对膜生物反应器减缓膜污染的效果,粒径确定后比较不同投加量(0、1g/L、2g/L)对膜生物反应器膜通量的影响,结果表明:粒径过大或过小都不利于减缓膜污染,本试验适宜的活性炭粒径为40～60目;1g/L的颗粒活性炭膜通量下降比较缓慢,2g/L的活性炭反而会加剧膜污染。活性炭减缓膜污染的主要原因是改善了活性污泥混合液的性能,阻碍污泥层在膜面的形成。     

便携式野外净水器的研制

介绍了便携式野外净水器的结构、选材及净水效果。该净水器由过滤筒和手动加压泵组成。手动加压泵采用了活塞杆通过铰链连接手摇杆、手摇杆以支点为轴作弧线运动的新结构 ;过滤筒内采用了中空纤维膜与其它滤料组合于一个筒内的多层过滤工艺。     

PAC-UF工艺的膜污染特性及膜污染物质研究

针对污水处理厂二级出水在超滤膜(UF)工艺和粉末活性炭-超滤(PAC-UF)工艺中的运行,分析粉末活性炭(PAC)对膜污染的影响,并采用三维荧光光谱分析等方法分析膜污染的主要成分。试验分析表明,两种工艺中UF膜的膜通量均呈下降趋势而后趋于平缓,但PAC-UF工艺的下降趋势相对缓慢,说明PAC可以延缓膜污染的形成,但无法阻止膜污染的发生。根据三维荧光的分析,二级出水中的主要污染物为富里酸类物质和腐殖酸类腐殖质,溶解性微生物代谢产物和腐殖酸类腐殖质是造成可逆污染的物质,该污染物通过物理反冲洗可以被大部分去除;通过对碱洗液和酸洗液的分析,推测在PAC-UF工艺中造成UF膜片不可逆污染的物质为酪氨酸类蛋白质、色氨酸类蛋白质和富里酸类物质,这三种有机物是造成UF膜片不可逆污染的主要原因。     

PAC-MBR组合工艺中膜污染及清洗方法的研究

对粉末活性炭 膜生物反应器 (PAC MBR)组合工艺处理微污染水源水过程中的膜污染进行了分析 ,并对膜清洗方法进行了研究。扫描电镜观察表明 ,由活性炭、活性污泥等相互粘结形成的凝胶层是膜外表面的主要污染物 ,而膜内表面污染不明显。采用曝气清洗、超声波清洗、NaClO碱洗、HCl酸洗可有效地使污染膜的通透性能最终恢复到 95 %以上。其中超声波清洗可使膜比通量恢复 5 4 %,碱洗可进一步恢复 38%。各级洗脱液分子量分布测定结果表明 :曝气洗脱液中分子量大于2 0 0 0 0的有机物约占 70 %;而超声波主要去除的是分子量小于 4 0 0 0的有机物 ;碱洗脱液去除的UV2 54 占化学清洗总量的 92 %。通过清洗效果分析 ,有机污染是造成膜污染的主要原因。     

膜蒸馏去除焦化废水中复杂污染物的作用机制与过程强化

研究使用ＰＴＥＥ疏水膜构建的膜蒸馏煤焦化废水污染治理和污染资源化系统的系统优化。使 用１４．４ｍ２的ＰＴＥＥ疏水膜膜蒸馏元件进行试验，分别构建高温侧水温４０℃、５０℃、６０℃的实验环境，研 究不同温度条件下的膜通量、膜污染，以及对无机盐、小分子有机物、大分子有机物的过滤能力变化，找 到ＰＴＥＥ疏水膜的膜蒸馏工艺特性，并针对个案需求对膜蒸馏设施进行强化设计。结果表明:随着温度 上升，疏水膜的膜通量显著增加，随之带来过滤效率提升，过滤成本降低，但其膜污染也随之增加，对无 机盐、小分子有机物、大分子有机物的过滤超能力下降。     

不同孔径平板膜对景观水体水质控制效果的试验研究

为研究平板膜处理景观水体的特性,采用孔径为0.1 μm、0.2μm和0.3μm平板膜处理景观水体用水.结果表明,三种膜对悬浮物和藻类有很好的去除效果,去除率都在95％以上,对于溶解态的N、P去除效果不好;三种膜处理效果相比较,孔径最小的0.1μm膜对各种污染物去除效果最好;在过滤不同污染物配水时,0.1μm膜的膜通量下降速率最慢,稳定后较0.2μm和0.3μm膜的膜通量大;通过对污染物的粒径分析和膜表面污染物分析认为,景观水体中,主要污染物对膜通量的影响顺序为:腐殖酸＞藻＞悬浮物;150 nm是景观水体中污染物质粒径的分界点,污染物质粒径主要集中在150 nm以上;与0.2μm、0.3μm膜相比,0.1μm膜抗污染能力更强,更适合用来处理景观水体用水.     

微滤膜法饮用水处理工艺中膜污染控制的研究

采用150 m3/d的微滤膜法饮用水处理中试研究了膜污染的控制方法,包括反冲洗、混凝预处理以及在线的通量维护措施--EFM(Enhance Flux Maintenance).结果表明,单独采用水反冲洗时,膜比通量的恢复效果较差,采用气水联合反冲洗时效果明显好转,膜污染速率降低为原来的44%.混凝预处理能够很好地控制膜污染,其主要作用在于降低滤饼层阻力和减轻不可逆膜污染.在研究的范围内,混凝剂投加量越高,对膜污染的控制作用越好.EFM能够阶段性地去除膜污染,有效地恢复膜比通量,因而能够显著地延长化学清洗周期,减少化学清洗频率.     

超滤膜在水厂运行中分离性能变化及膜寿命评价

通过收集分析东北地区某大型超滤膜自来水厂长期运行中的出水水质和膜通量等数据,考察超滤膜长期运行过程中分离性能的变化规律,评价超滤膜寿命。结果表明,超滤膜处理出水的浊度、菌落总数、藻密度以及耗氧量(CODMn)等水质指标稳定;但是超滤膜的比通量在运行过程中逐渐降低,在刚开始运行的前2年降低比较缓慢,后2年减低速度明显加快;对影响膜比通量下降因素进行分析发现,比通量的变化与超滤膜的累积产水量、浊度累积截留量、菌落总数累积截留量、藻类累积截留量、CODMn累积截留量等相关性较大。建立了两种膜寿命评价方法,一种是采用超滤膜化学清洗前后比通量对比法,得到的膜寿命为1 570d;另一种是采用月均最小比通量法,得到的膜寿命为1 255d。     

陶瓷膜处理采油废水的离子去除特性及膜污染分析

采用无机陶瓷膜处理采油废水,并分析其膜通量变化情况、废水中主要离子的去除特性及膜污染成因,结果表明陶瓷膜对采油废水中主要离子的去除率与离子半径、离子带电形态和所带电荷数目正相关;陶瓷膜处理采油废水运行一段时间后,膜通量迅速下降,7次排浓之后,采用热水清洗、碱与络合剂洗、酸洗的清洗方式,也不能使膜恢复至原始通量;通过扫描电镜分析发现,陶瓷膜表面含有极难去除的有机污染物、碳酸钙、硅酸盐胶体等污染物质,附着在膜面或膜孔内。     

膜材料对阈通量的影响

超滤膜在城市净水工艺中的应用,选择合适的阈通量是其成功的关键之一.围绕这一关键点,使用4种膜材料(PVC、PVDF、PES和PS)过滤原水,比较分析不同膜材料对阈通量的影响.结果表明PVDF膜的抗污染性最高,所求不可逆阈通量大于30 L/(m2·h).PS膜由于相对较小的截留分子质量,导致污染最严重,不可逆阈通量最小.PVC和PES膜对污染比较敏感,可以测定多个阈通量.     

超滤处理油田采出水的膜污染特征及清洗

利用色质联机对超滤处理油田采出水膜污染物质进行分析,发现烷烃类等石油原油中常见物质是膜的主要污染物。试验表明,常规水力清洗可使滤饼层大部分脱落,但对膜过滤性能的恢复效果较差,而碱洗对膜过滤性能的恢复作用显著,但单一的碱洗并不能清除所有的污染物,而碱洗和酸洗联合能有效降低膜污染。此外还对膜洗脱液进行了分析,并探讨了清洗机理。     

基于生物安全风险控制的重力流超滤参数优化及水质安全保障策略

针对中空纤维膜重力流超滤(Gravity-Driven Membrane, GDM)长期运行过程中出现的微生物超标问题,对GDM设计参数(膜丝材质、膜丝孔径和膜丝长度)与出水菌落总数相关性进行了评估。研究结果表明,GDM在长期运行过程中,其超滤膜表面变形菌门微生物相对丰度显著增加,该类微生物的突破行为可能是造成出水微生物超标的主要因素。中空纤维膜的不同设计参数对GDM出水微生物指标具有显著影响,其中亲水性较强(改性PVDF)、膜孔较小(20 nm)的超滤膜对微生物具有较强的吸附能力、筛分能力,而长度相对较短的超滤膜表面水力分布更加均匀,因此上述GDM反应器出水中的微生物数量明显降低。不同设计参数对稳定通量和浊度、色度的去除效率影响较小。因此,可通过优化GDM设计参数,降低GDM出水生物安全风险。进一步提出通过利用紫外消毒及加热煮沸等方式对出水中微生物进行灭活,保障GDM出水水质安全。     

迪恩涡强化传质的理论与优化设计试验研究

研究了编织型中空纤维膜迪恩涡强化传质理论、优化设计理论、各种几何参数对渗透性能的影响,试验研究了线型/编织型中空纤维膜渗透性能对比和不同螺距编织型中空纤维膜渗透性能对比。结果表明采用弯曲管道流体窄隙理论优化设计编织型中空纤维膜组件,试验结果与理论分析计算一致;迪恩涡强化传质编织型中空纤维膜渗透性能,不但对污染溶液作用显著,同时对降低不含溶质的纯水渗透能耗也有明显作用。     

用于油田采出水处理的纤维滤料防油改性试验研究

纤维球滤料由于具有可压缩性以及可以形成理想的孔隙分布等特点 ,使其在油田废水过滤处理工艺中具有非常大的应用潜力 ,但是由于纤维滤料表面极强的亲油性 ,使得纤维吸附油后不能冲洗干净 ,所以到目前为止 ,纤维球滤料仍然没有在油田废水的过滤处理中推广应用。为了克服纤维滤料的这一缺点 ,作者做了大量的关于纤维滤料防油改性的研究。主要从防油改性纤维的化学变化以及实际过滤除油效果等方面对研究结果进行介绍。