陶瓷膜处理地表水的工艺

采用混凝沉降与陶瓷膜超滤的组合工艺处理地表水,考察操作模式、膜孔径、膜构型以及膜通量等对膜过滤性能的影响。结果表明:在恒压操作下,终端过滤的操作压差应小于0.075 MPa,对于孔径大于50 nm的陶瓷膜而言,膜通量随孔径变化不大;错流过滤的膜通量随孔径增大而增大;错流过滤的渗透通量是终端过滤的1.5～2.2倍。恒通量操作下,蜂窝陶瓷膜过滤性能优于19通道陶瓷膜,并在恒通量150 L/(m2.h)下稳定运行。混凝沉降-陶瓷膜组合工艺对浊度的去除率大于99%,对吸收254 nm波长紫外线有机物(UV254)的去除率大于47.7%,产品水的部分指标优于GB 5749—2006中的指标。     

陶瓷膜在高浊度给水处理中的试验研究

为了应对给水厂可能存在的高浊度水源风险,研究了陶瓷膜通量的变化规律,以及陶瓷膜过滤对原水浊度、颗粒数的去除效果。结果表明,膜通量基本随膜孔径增大呈上升趋势,过滤初期膜通量下降很快,运行10 min后逐渐稳定。当水源浊度为12 NTU时,4种孔径的膜通量较大,约为500～600L.m-.2h-1;当水源浊度升高为50～500NTU时,4种孔径的膜通量会变小,约为300～400 L.m-.2h-1。陶瓷膜的出水浊度随膜孔径的增大变化不明显,当水源浊度为12～500 NTU时,4种孔径陶瓷膜的出水浊度相近,约为0.1 NTU。>2μm的膜出水颗粒以2～5μm为主,约占总颗粒数的80%。当水源浊度为500 NTU时,5、10 nm孔径膜出水颗粒数变化不大,>2μm颗粒数约为30～80 CNT.mL-1,50、100 nm孔径膜出水>2μm颗粒数分别为215、346 CNT.mL-1。     

臭氧-陶瓷膜生物反应器处理市政污水二级出水

以某大学生活污水二级处理出水为原水,考察了臭氧氧化耦合陶瓷膜生物反应器的污染物去除效果。结果表明,在陶瓷膜孔径为200 nm,跨膜压差为0.1 MPa,臭氧投加量为5 mg/L的工艺条件下,组合工艺对浊度、氨氮、亚硝态氮、CODMn和UV254的平均去除率分别为98.7%、97.3%、96.0%、41.2%和34.1%,对应的出水指标分别为0.08 NTU、0.07 mg/L、0.01 mg/L、2.50 mg/L和0.037 cm-1。相同运行周期内,直接使用陶瓷膜生物反应器过滤市政二级出水,膜通量下降26.7%;而臭氧-陶瓷膜组合工艺膜通量只减少了14.3%,说明臭氧-陶瓷膜生物反应器组合工艺可有效减轻膜污染,提高陶瓷膜使用效率。     

4nm孔径陶瓷膜去除水中钙离子研究

采用孔径为4 nm的陶瓷膜去除水中的Ca2+,考察了不同Ca2+含量、跨膜压差、溶液pH和温度对陶瓷膜渗透通量和Ca2+截留率随时间的变化情况。结果表明,溶液中的Ca2+含量越低,膜渗透通量越高,Ca2+截留率也越高;跨膜压差升高,膜渗透通量增大,Ca2+截留率降低;降低溶液pH及升高温度能够提高膜渗透通量及对Ca2+的截留率。对Ca2+的质量浓度为10 mg/L的水溶液,在TMP为0.1 MPa、溶液pH为3、温度为50℃时、孔径为4 nm陶瓷膜渗透通量稳定在80 L/(m2.h),Ca2+截留率为85%左右。研究结果可为金属离子微污染水的净化提供方法。     

陶瓷膜脱除磷酸溶液中的硫酸钙

湿法磷酸生产过程中常用絮凝沉降法脱除磷酸中的硫酸钙等固体杂质,除杂效果不稳定。采用孔径500 nm的陶瓷膜脱除磷酸生产过程中的硫酸钙杂质,考察了陶瓷膜在磷酸溶液中的稳定性,优化了陶瓷膜的操作条件,探讨了反冲对膜通量的影响。结果表明:随着腐蚀时间的延长,陶瓷膜抗折强度降低,腐蚀400 d后,其抗折强度仍大于45 MPa;在跨膜压差0.2 MPa,错流速率3 m/s,温度303 K,反冲压力0.5 MPa的条件下,陶瓷膜渗透通量在400 L/(m2·h)以上,渗透液浊度小于0.3 NTU;反冲可去除硫酸钙在膜面形成的滤饼污染,恢复膜通量。研究可为陶瓷膜在湿法磷酸生产中的工业化应用提供依据。     

陶瓷膜短流程工艺处理重金属废水

针对电镀行业重金属废水常规处理方法存在的药剂投加量大、污泥产量多、水质波动影响大等不足,本文提出了一种新工艺-陶瓷膜短流程处理工艺,即废水通过调节pH值使重金属离子形成相应的氢氧化物絮体后,直接进入陶瓷膜组件过滤,同时辅以曝气缓解膜污染。通过实验室小试研究了pH值、重金属质量浓度和曝气量等因素对重金属(Cu²⁺、Cr³⁺和Ni²⁺)去除效果以及陶瓷膜跨膜压差的影响,并进行现场中试验证。试验结果表明:pH=10时,Cu²⁺、Cr³⁺和Ni²⁺的去除率分别达到99.8%、99.7%和99.9%,耐冲击负荷强,原水重金属离子质量浓度为500mg/L时出水也能满足要求。气水体积比值为15时,能在保证出水水质的前提下显著缓解膜污染。该工艺中陶瓷膜的污染主要为可逆污染,可以通过水力反冲洗去除。在pH=10、气水体积比值为15和膜通量为80L/(m²·h)时,现场中试工艺出水中Cu²⁺、Cr³⁺和Ni²⁺的质量浓度分别低于0.15mg/L、0.3mg/L和0.1mg/L,而且跨膜压差保持稳定。     

单通道陶瓷膜管低压透水性能实验分析

无机陶瓷膜作为多孔介质具有分离效率高、耐酸、耐碱等优点,被视为在海水淡化、废水处理、气体分离等领域的研究热点。采用Al₂O₃管式单通道陶瓷膜材料构建膜组件,以燃煤电厂自来水、烟气冷凝水、脱硫废水三种不同水质为例,开展低跨膜压差下的膜组件透水性能实验,研究了膜参数、跨膜压差及水体温度等因素对渗透通量、渗透水质的影响,并对引发膜污染的机理过程进行了探讨分析。实验结果表明：陶瓷膜管的结构参数是关键因素,如孔隙率、孔径及厚度等;低跨膜压差下的渗透通量随压力增大呈线性提高,并未发现浓差极化现象,水体温度变化通过改变黏度进而影响渗透通量,同时水质较差时会导致渗透通量降低;陶瓷膜管的孔径是影响渗透水质的核心要素,微滤与纳滤膜对改善悬浮物含量、浊度及色度效果明显,不同孔径对盐度、电导率影响不同;从SEM图可以看出,污染物在膜表面或膜内部发生的沉积、架桥等现象导致严重的膜污染。充分认识影响陶瓷膜管渗透特性的关键因素及污染物的作用机理,对提高无机陶瓷膜的应用前景具有重要意义。     

陶瓷膜法海水淡化预处理工艺条件优化

以青岛胶州湾海水为试验对象,优化陶瓷膜作为反渗透法海水淡化(SWRO)预处理时的工艺条件,试验结果表明:以絮凝沉降为陶瓷超滤膜前处理,pH值6.5,跨膜压差0.09～0.10 MPa时,平均渗透通量大于300L/m2·h,膜面流速在0.2～1.0 m/s范围内对渗透通量影响较小,预处理出水水质适合海水淡化高压反渗透进水.     

不同预处理方式对超滤膜深度处理印染废水效能影响的研究

以印染废水处理站的二级出水为原水,考察了不同预处理方式(砂滤、微絮凝、微絮凝直接过滤)对超滤膜性能及其去除印染废水中污染物的影响。结果表明,砂滤随着运行时间的延长造成膜的不可逆污染,微絮凝可缓解膜污染,微絮凝直接过滤对膜污染在微絮凝基础上有所改善;不同预处理方式均能保证出水浊度小于0.1NTU;微絮凝直接过滤预处理工艺对CODCr去除率接近70%,微絮凝直接过滤处理方法能有效缓解膜污染,对浊度和有机物的去除效果较好,是较有优势的预处理工艺。     

气升式陶瓷膜过滤装置处理油田含聚采出水

采用新型的气升式陶瓷膜过滤系统处理油田含聚采出水,通过气液两相流替代单一的液相流动,降低了陶瓷膜处理油田含聚采出水过程的能耗,系统考察了曝气孔大小、曝气量和跨膜压差对膜渗透通量的影响。结果表明,采用孔径为微米级的曝气头曝气使高压气体在多通道膜管内的分布更为均匀,进而有效抑制膜污染和浓差极化,延缓通量衰减。当曝气孔径为1 μm时,渗透通量达到最大,且曝气量从300 L·h^-1增加到600 L·h^-1时,通量显著增加。此外,跨膜压差对膜的渗透通量影响显著,当跨膜压差为0.4 MPa时,渗透通量最佳。陶瓷膜处理油田采出水的出水水质各方面指标数据较为稳定,达到5.1.1回注水标准。最后,计算讨论了气升式陶瓷膜过滤装置的吨水能耗。     

陶瓷膜在反渗透进水预处理中的应用研究

以自来水为原水对砂滤-陶瓷膜装置连续供水,考察了膜通量随时间变化情况。试验结果表明：与传统的预处理方式相比,采用砂滤-陶瓷膜工艺可以长时间在较高膜通量下连续运行,通量为80L/h,并且在去除浊度、总铁、细菌等方面具有较明显的优势,出水浊度低于0.1NTU,总铁的去除率达到90%,细菌的去除率接近100%。因此,采用砂滤-陶瓷膜工艺作为反渗透膜的预处理在技术上是可行的。     

高通量陶瓷膜研制及其除藻性能的初步研究

针对富营养化水中藻细胞的去除,研制了通量大、强度符合使用要求的无机陶瓷膜。所研制的陶瓷膜具有通量大、过滤精度高、易反冲再生等优点。过滤压差为0.08MPa时,清水通量为15.79m^3/（m^2·h）,对水中微型颗粒物的分离精度为0.06μm,且可反冲再生。对富营养化湖水深度处理实验表明,该陶瓷膜可有效去除“混凝-沉淀-砂滤”工艺出水中残存的藻细胞;对水中CODMn、TP也有一定的去除效果。研究结果为富营养化源水中藻细胞的去除提供了新的技术途径。     

生物砂滤去除微污染水源水浊度特性与机理研究

研究了生物砂滤柱对微污染水源水浊度的去除效果,分析了水温、进水浊度和有机物指标等对出水浊度的影响。结果表明,自然挂膜滤柱较接种挂膜滤柱对浊度的去除效果更佳;在常温(22～26℃)和低温(15℃以下)条件下,生物砂滤柱对浊度的去除率分别为76%～84%和58%～79%。相同温度条件下,进水浊度与出水浊度存在一定的相关性,相关系数R2为0.548 7;通过对进水CODMn、UV254与出水浊度的研究表明,有机物指标越高,则出水浊度越高。生物砂滤柱对浊度的去除可以总结为机械沉淀、生物絮凝、生物氧化作用等几个方面。采用生物砂滤柱处理微污染水源水,能够有效去除水中的浊度。     

超滤膜直接过滤浑浊水的试验

采用聚丙烯腈中空纤维超滤膜,以自来水添加粘土配制成试验用水,进行了直接过滤试验。结果表明:超滤膜具有良好的除浊功能和除菌作用,对水中的有机物也有一定的去除作用。滤后水浊度小于0.1 NTU;菌落总数的去除率大于99.9%;TOC的去除率为10%～18%。原水浊度为300 NTU左右时,超滤的周期产水量比较稳定,归一化比渗透通量保持在55%以上。     

混凝耦合多孔陶瓷膜净化河水简

Membrane filtration technology combined with coagulation is widely used to purify river water. In this study, micro filtration （MF） and ultrafiltration （UF） ceramic membranes were combined with coagulation to treat local river water located at Xinghua, Jiangsu province, China. The operation parameters, fouling mechanism and pilot-scale tests were investigated. The results show that the pore size of membrane has small effect on the pseudo-steady flux for dead-end filtration, and the increase of flux in MF process is more than that in UF process for cross-flow filtration with the same increase of cross-flow velocity. The membrane pore size has little influence on the water quality. The analysis on membrane fouling mechanism shows that the cake filtrationhas significant in fluence on the pseudo-steady flux and water quality for the membrane with pore size of 50, 200 and 500 nm. For the membrane with pore size of 200 nm and backwashing employed in our pilot study, a constant flux of 150 L-m^-2-h^-1 was reached during stable operation, with the removal efficiency of turbidity, total organic carbon （TOC） and UV254 higher than 99%, 45% and 48%, respectively. The study demonstrates that coagulation-porous ceramic membrane hybrid process is a reliable method for river water purification.     

The Study on the Ceramic Membrane Wastewater Reuse System with Pre-Ozonation and Coagulation

A new wastewater reuse system using ozonation, coagulation and MF ceramic membrane (0.1 μm) filtration was developed. The testing was performed using secondary effluent treated at the wastewater treatment plant (WWTP) in Tokyo, Japan. The volume of treated water by the pilot study equipment is about 90 m³/day. The combination of pre-ozonation and coagulation processes achieves continuous stable membrane filtration with flux of 4m³/m²/day (167 LMH). A stable membrane filtration could be maintained by controlling ozone dosing rate depending on secondary effluent (raw water) quality fluctuation. The COD (Mn) removal ratio in raw water was 50 to 60%, and the color removal ratio satisfied 80% or higher. The quality of the treated water that was obtained from our pilot study was better than the California's standards.     

两种内压式超滤膜组件在反渗透预处理中的应用

选取两种内压式中空纤维超滤膜组件,从膜材质、运行参数和出水水质等方面对这两种组件在海水淡化反渗透预处理中的应用进行比较。结果表明:2#膜组件跨膜压差和膜通量的稳定性较1#组件好,两种膜组件出水水质比较接近,但2#膜出水水质稳定性较1#膜好。在进水浊度小于20NTU时,2#膜组件更适合应用于反渗透的预处理工艺。     

Ozone,Oxalic Acid,and Organic Matter Molecular Weight – Effects on Coagulation

Ozonation breaks long chain natural organic matter (NOM) into smaller, more oxygenated compounds such as oxalic acid. The purpose of this study was to evaluate the effects of such transformations on coagulation in high dissolved organic carbon synthetic waters with model particles. Results indicate that the presence of oxalic acid adversely affects the removal of turbidity and organic carbon by coagulation and filtration. The results also show that larger (higher molecular weight) organic matter is easier to remove by coagulation than lower molecular weight organic matter. In both cases, ozonation results in an increase in the optimum coagulant dose or a decrease in the amount of turbidity and TOC removal at a given coagulant dose.     

水中残留有机物分子量分布特征和对膜性能的影响

本试验分析了城市二级处理水的残留有机物分子量分布特征及对超滤膜过滤透水性能的影响，并利用混凝法，活性炭吸附，臭氧-活性炭吸附进行了处理。研究结果表明：（1）城市污水厂二级出水中溶解态有机物主要集中在〈2k分子量区间上；（2）混凝处理后，高分子量有机物低分子化效果明显；PAC吸附能有效去除小分子量有机物；臭氧-PAC联用，大分子量有机物和小分子量有机物所占比例均有所下降，表明臭氧氧化与PAC吸附联用在去除有机物方面具有很好的互补性；（3）分子量分布对原水的透水通量影响较大；选择混凝、PAC或臭氧-PAC等作为膜法处理的预处理单元，对城市污水再生处理具有重要价值。