正渗透策略和化学清洗海水淡化反渗透膜

为解决海水淡化过程中反渗透膜的污染问题,研究了基于正渗透策略的反渗透产水、模拟反渗透浓水、模拟海水不同的组合清洗和清洗时间对膜通量和截留率的影响。针对不可逆污染,研究了不同化学清洗药剂、浸泡时间、浓度对膜通量和截留率的影响。结果表明,正渗透策略清洗方式中,淡水/模拟反渗透浓水的组合清洗方式效果最佳,其归一化通量从9.48 L/(m²·h·MPa)提升至13.6 L/(m²·h·MPa),截留率从80.59%提升至92.80%。此外,经质量分数为2%的柠檬酸溶液浸泡2 h后,再使用质量分数为1%的乙二胺四乙酸四钠盐和0.3%的三聚磷酸钠溶液浸泡1.5 h,其归一化通量从9.48 L/(m²·h·MPa)提升至14.3 L/(m²·h·MPa),截留率从80.59%提升至96.27%。从SEM和AFM图可以看出,正渗透清洗策略并未对膜表面选择层造成损坏,且可以清洗膜表面的有机污染物和无机污染物,因此,应用这种方法对污染的反渗透膜进行清洗,可延长化学清洗周期,减少化学清洗剂用量,具有一定的工业应用前景。     

聚偏氟乙烯中空纤维超滤膜的超声辅助清洗及反冲清洗

聚偏氟乙烯中空纤维膜(PVDF)在处理污水过程中容易积垢、堵塞膜孔,因而在生产中必须经常进行膜清洗,但清洗效果不能令人满意.对PVDF膜进行了超声辅助清洗试验.得出超声波声强大、清洗效果好的结论,但是声强超过3000 W·m-2时,会破坏有机膜的结构.用10%的次氯酸钠溶液浸泡清洗的最佳时间为4 h,膜通量恢复率为24.4%;而在相同溶液浓度、相同时间下,利用超声辅助清洗,通量恢复率则达到62.3%.反冲清洗试验中,在无超声条件下,清洗90 min,通量提高到26.3 L·h-1·m-2,通量恢复率为21.8%;当开启声强为2500 W·m-2的超声,清洗相同时间后,膜通量为39.3 L·h-1·m-2,通量恢复率为81.9%,明显好于未使用超声时的效果.     

MBR污水处理工艺长期运行中的膜强化清洗方式

基于上海城镇污水处理厂AAO-MBR膜工艺长期运行中膜不可逆污染严重、离线化学清洗难以恢复理想通量的问题,对其清洗方式进行改进。在原清洗方式的基础上增加草酸二次清洗,探究污染膜产水能力恢复情况,并通过中试试验进行验证。结果表明：膜清洗方式改进后,离线清洗对膜污染物的去除更加彻底,清水通量可恢复至新膜的95.1%,较原清洗方式提高了27.2%。在相同通量下中试运行24 d后,膜运行压力比原清洗方式低18.2 kPa,膜污染速率明显减慢。研究通过改进MBR长期运行平板膜的污染物清洗方法,为今后MBR污水厂膜清洗提供参考,具有较好的工程指导意义。     

平板膜污泥浓缩工艺中污染膜的膜清洗方式

该文研究了平板膜污泥浓缩工艺中污染膜的清洗,分析了不同种类、不同浓度化学药剂的清洗效果,重点评估了膜通量恢复率、膜表面形态、临界通量等性能。结果表明Na Cl O为最有效清洗药剂,清洗后膜水通量恢复最显著,膜表面孔隙率恢复最高,Na OH药剂不适宜于该工艺中膜的清洗。此外,试验确定0.1%草酸和1%Na Cl O的组合清洗方式为污泥浓缩工艺中膜清洗的最佳清洗方式,经组合清洗后的膜表面形态基本完全恢复,临界通量可高达32~35 L/m2·h。     

超滤系统工程清洗方法研究与运行优化

针对工程中遇到超滤膜污堵、严重影响运行的问题,通过拆膜并结合实际水质条件初步分析污染物,并根据污染物特性对比分析了多组清洗方法。研究对比了酸洗种类、碱洗浓度、碱洗时间、碱洗曝气对超滤清洗效果的影响,并以清洗后膜通量保持率、清洗后运行周期压差增长速率、清洗时间为清洗效果评价指标。结果表明,40 000 mg/L NaOH+4 000 mg/L NaClO碱洗4 h+碱洗曝气+1.5%柠檬酸酸洗的清洗方案更适合工程清洗,清洗后超滤标准化膜通量恢复至99%,清洗后保持率较常规清洗方法提高了近30%。工程实施后,超滤系统供水量由20 000 m³/d水平提升至25 000 m³/d水平,提高了25%,且每天保留了近5 h闲置时间,可为运行维护提供时间保障,需要时可进一步增大产水量,有效确保生产。     

厌氧MBR处理垃圾渗滤液的实验研究

考察了厌氧MBR降解垃圾渗滤液的启动及稳定运行状况。当进水CODCr为6 000～8 000 mg/L,水力停留时间为2 d,污泥质量浓度在25 g/L左右时,系统对CODCr的平均去除率为65%～80%,其中膜的截留贡献率为5.6%左右;系统对氨氮的平均降解率为28.6%,其中膜的截留率为4%左右。膜组件经水力清洗、酸碱清洗和离线清洗后,能获得较为理想的通量恢复率。     

正渗透处理模拟印染废水的性能研究

实验以1 mol/L的NaCl溶液为汲取液,以活性染料印染废水、分散染料印染废水为原料液,探究不同染料类型、膜朝向及温度对正渗透性能的影响,以及不同情况下的膜污染情况。正渗透处理两种染料都有很高的水通量;AL-FS模式初始水通量为14.79 L/(m²·h),COD截留率为98.8%,色度为99.2%。AL-DS模式下分别为17.82L/(m²·h)、93.2%和93.9%;温度由15℃升高到35℃,水通量增加了5.6%,COD截留率降低了1.1%,色度截留率降低了1.2%;超声清洗后AL-FS模式下恢复率为94.3%,AL-DS模式下为91.2%。AL-FS模式优于AL-DS,水通量随温度的升高而升高,膜清洗水通量恢复率较高。     

正渗透膜污染影响因素的研究与分析

以海藻酸钠（ALG）为典型有机污染物,采用TFC FO膜,以水通量下降率和污染阻力作为膜污染的评价指标,探究了正渗透（FO）过程中的膜摆向（FO模式和PRO模式）、原料液（FS）和驱动液（DS）的浓度、原料液中Ca²⁺浓度和pH对FO膜污染的影响规律,并提出适宜的膜清洗方案。结果表明,在PRO模式下,膜污染阻力为3.38×10¹¹m^-1,而在FO模式下仅为3.88×10¹⁰m^-1,表明FO模式污染轻;FS或者DS浓度的增大均会导致污染阻力增大,使得污染更加严重;当FS中不含Ca²⁺和含Ca²⁺浓度分别为1mmol/L和2mmol/L时,相较于初始通量,其通量降低率分别15.40%、18.49%和24.93%,当Ca²⁺浓度从1mmol/L增大到2mmol/L过程中,膜污染阻力增大1.6倍;当FS的pH为4.2、7.0和10.7时,水通量降低率依次增加,分别为14.56%、14.82%和18.78%。分别采用去离子水、pH为3.0的HCl溶液、pH为11.8的NaOH溶液以及十二烷基硫酸钠（SDS,pH=11.0）溶液对膜进行清洗,得到SDS溶液清洗效果较好,通量恢复率可达90.70%。     

基于海水淡化中试的超滤膜清洗工艺及机理

为了对海水淡化过程中的超滤膜进行清洗,利用超滤中试设备研究了反洗水和清洗药剂对超滤膜清洗的效果。分别研究了不同的反洗用水对于跨膜压差的影响,结果表明,清洗效果：淡水（自来水）>超滤产水>反渗透浓水。另选用不同的酸性清洗剂与碱性清洗剂进行清洗,结果表明,清洗效果：柠檬酸>草酸>盐酸>次氯酸钠>氢氧化钠,柠檬酸清洗效果最好,纯水透过速率可从283.24 L/(m²·h)恢复至571.56 L/(m²·h)。此外,实验证明碱洗+酸洗效果优于单独清洗效果,先用氢氧化钠清洗,再用柠檬酸清洗,纯水透过速率可从283.24 L/(m²·h)恢复至818.81 L/(m²·h)。本研究成果对于海水淡化过程中超滤膜的维护具有较好的应用前景。     

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。     

“化学软化+TUF”组合工艺在焚烧厂垃圾渗滤液的应用研究

采用“化学软化+TUF”对焚烧厂垃圾渗滤液MBR产水进行预处理,探究了不同Ca(OH)₂加药量的软化效果、管式超滤膜的运行稳定性及组合工艺的处理效果、膜污染控制方式和反渗透运行稳定性。结果表明：Ca(OH)₂加药量占比为90%时,组合工艺对硬度、SiO₂、COD的去除率分别为94.3%、66.7%、30.0%,出水浊度为0.22 NTU,说明组合工艺对硬度、COD、SiO₂、浊度均有较好的去除效果。管式膜产水平均通量在390 L/(m²·h)左右,运行压力稳定在0.25 MPa,通量和压力运行稳定,反洗通量恢复性好。采用HCl(5%)+NaOH(3%)+NaClO(5%)的化学清洗方式可能较好地恢复膜通量。组合工艺除硬除浊处理后,后续反渗透运行稳定性明显改善。本研究可以为“化学软化+TUF”在焚烧厂渗滤液废水预处理阶段的应用提供参考。     

舰船冷却海水真空膜蒸馏淡化实验研究

采用 NACE膜设计舰船冷却海水真空膜蒸馏淡化工艺流程,实验考察海水温度、海水流量、渗透侧真空度对产水通量的影响,通过连续运行实验考察膜通量的变化,并采取多种清洗方法比较膜通量的恢复情况。结果表明：舰船冷却水真空膜蒸馏海水淡化的产水通量受海水温度、海水流量、渗透侧真空度影响显著,适宜操作条件为进料海水温度 70～80 ℃,海水流量 35～40 L/min,真空度 0.08～0.09 MPa。膜通量下降时采用 0.5 mol/L 稀盐酸清洗,通量能恢复98.8%。当海水流量40 L/min,水温80 ℃,真空度0.09 MPa时,膜通量达到18 L/（m²·h）。     

磁絮凝膜过滤工艺中附加磁场强化清洗

基于磁强化絮凝膜过滤(MEFMF)工艺中磁絮体和含磁滤饼层的特性,设计了在线(on-line)和离线(off-line)磁强化清洗(MEC)工艺.在磁场和曝气剪切的协同作用下,含磁滤饼层脱离膜纤维表面,膜通量恢复率较常规物理清洗(RC)明显提高.在离线磁强化清洗时,设计反洗装置中心的磁感应强度为6 mT,曝气强度为500 L·m^-2·min^-1,控制清洗时间为5 min,维持反洗压力0.04 MPa,可达到最佳的膜清洗效果,通量恢复率达97%以上.在外加磁场强化清洗过程中,滤饼层中的磁种发生磁化作用,滤饼层表现出微弱的宏观磁性,在磁场的作用下向磁极运动,使得膜通量恢复率明显提高.此外,在MEFMF工艺中采用间歇磁强化清洗,可以更加有效地去除引起不可逆膜污染的胶体和有机物,降低膜污染速率,减缓膜污染.     

无机陶瓷膜处理印染废水的研究

研究了无机陶瓷膜处理印染废水过程,考察了膜孔径,操作条件对处理效果的影响及清洗剂和清洗时间对清洗效果的影响。结果表明:选用200nm的Al2O3膜管处理染料废水效果较好,合适的操作条件为:膜面流速4.2m/s,操作压力0.2MPa,温度30℃,此时渗透通量为129.64L/m2·h,CODCr的截留率达65%以上,色度去除率达90%以上。选择0.5mol/L硝酸溶液为清洗剂,清洗20min后,通量恢复为原来的81%以上。     

中空纤维帘式与平板式膜组件在浸没式MBR中的对比试用研究

选取两种不同结构类型的膜组件进行化工废水处理的中试应用研究,对比研究了MBR膜系统的最佳气水比、临界膜通量、膜系统的分离与处理效果以及膜的污染和清洗方式.中试结果表明,在该类废水处理中,中空纤维帘式膜组件的最佳气水比为24,平板式膜组件的最佳气水比为20;在同等曝气强度下,用流量阶梯法测得,中空纤维帘式膜组件的临界膜通量为20L·m-2·h-1,平板式膜组件的临界膜通量为25 L·m-2·h-1;两组膜在处理和分离效果上相差不大;在抗污染性能上,平板式膜组件更具优势,而且平板式膜组件更容易通过物理清洗-空曝气的方式使膜通量得以部分恢复,用次氯酸钠(NaClO)溶液对膜组件进行化学清洗,均能获得较好的通量恢复效果.     

膜生物反应器中膜的清洗研究

对膜生物反应器处理柠檬酸酸洗废水中膜的清洗进行了研究，通过不同的清洗方法对膜通量的恢复程度进行评价。确定了反冲洗时间及反冲洗周期，经过试验研究与分析，在反冲洗的同时结合正洗的清洗方法，效果好于单纯的反冲洗方法；确定了化学清洗剂种类、清洗剂的用量以及化学清洗周期。采用物理清洗与化学清洗相结合的方法，清洗效果很好。保证了MBR的稳定运行。     

一体式SP-MBR反应器处理农村污水的试验研究

利用一体式SP-MBR反应器(Smart PTFE Membrane Bioreactor)处理典型农村污水,考察一体化SP-MBR反应器对农村污水的处理效果、MBR膜组件的运行状况及膜污染恢复效果。研究发现:一体化SP-MBR对主要COD、NH_4~+-N、T-P等污染物的去除效果较好;稳定运行期间反应器对COD、NH_4~+-N、TP平均去除率分别可以达到92%、96%、91%。在25 L/(m~2·h)平均瞬时通量条件下,MBR膜系统运行跨膜压差较为稳定,恢复性清洗时长超过3个月,使用500 ppm Na Cl O和0. 5%Na OH混合药液进行恢复性清洗,膜运行通量及跨膜压差可100%恢复。     

自清洗聚乙烯亚胺改性纳米平板陶瓷膜MBR在老龄垃圾渗滤液处理中应用实例

针对老龄垃圾渗滤液可生化性低，成分复杂，重金属含量高等特点，采用气浮+厌氧+缺氧+一体式浸没MBR+纳滤+反渗透组合处理工艺。厌氧反应器采用搪瓷材质的UASB。MBR膜采用新型亲水性更强的聚乙烯亚胺改性纳米平板陶瓷膜，同时配套自清洗膜组件，膜组件安装有能对膜片表面进行清洗的毛刷，进一步减轻膜污染，从而提高膜通量。工程调试运行8个月，产水水质标准高于≤生活垃圾卫生填埋场污染控制标准≥(GB16889-2008)表3中的标准，即COD≤60 mg/L,BOD5≤20 mg/L，ρ(氨氮)≤8 mg/L，ρ(总氮)≤20 mg/L，ρ(SS)≤2.0 mg/L等。水处理运行费用为24.0元/m³。     

浸没式中空纤维膜反应器的在线超声清洗

将超声波用于浸没式中空纤维膜反应器的在线清洗,考察了超声波参数和操作条件对清洗效果的影响。结果表明,超声功率352 W、频率40 kHz时,最佳超声时间为10 min,最佳清洗距离为5 cm。膜表面SEM照片显示,超声距离过近和超超声时间过长会对膜自身结构造成破坏。在以上条件下,试验采取曝气强度0.6 m3/(m2.h)的超声-曝气组合清洗方式取得了最理想的清洗效果,膜通量恢复率可达74.24%。而曝气强度不宜过大,否则清洗效果明显下降。     

两种支撑材料对PVDF膜微观结构和性能的影响

选用2种无纺布(W₁、W₂)作为膜支撑材料，通过非溶剂致相分离(Nips)法制备聚偏氟乙烯(PVDF)平板膜，利用扫描电子显微镜、接触角测试仪对无纺布和膜的形貌和亲水性进行分析，分析支撑材料的表面形貌和亲水性对PVDF膜微观结构、抗污染、水通量和剥离强度的影响。结果表明，W₂的纤维直径较大，呈三维排列的网络几何结构，纤维间的结合更紧密。与W₁相比，W₂接触角增大至96°,虽然支撑材料的亲水性降低，但是，以W₂为支撑材料制备的PVDF膜综合性能最佳，纯水通量为910 L/(m²·h),通量恢复率为98.4%,无纺布与膜的剥离强度为244 N/m。在相同刮膜条件下，以W₁为支撑材料制备的膜纯水通量为230 L/(m²·h),通量恢复率为80.6%,剥离强度为160 N/m。因此，将密度小、质量大的无纺布(W₂)作为支撑材料，能提高PVDF平板膜的综合性能。