混凝沉淀/MBR组合工艺中膜污染清洗方法的研究

针对混凝沉淀预处理/膜生物反应器组合工艺,采用能谱分析和傅里叶红外光谱对膜表面的污染物进行分析,并对不同清洗剂的清洗效果进行了探讨。结果表明,酸性清洗剂对膜的清洗效果较好,膜表面的无机污染物基本被去除,但不能完全有效地去除膜表面的有机污染物;NaOH和NaClO的清洗效果不佳。从酸碱交替清洗效果来看,先酸洗后碱洗过程的膜恢复率比先碱洗后酸洗过程的高8%。对膜污染过程进行推测,胞外聚合物(EPS)和残留的絮凝颗粒一并沉积并吸附在膜表面,形成以有机物为主体、粘结性很强的凝胶层(内层);在混凝沉淀预处理长期运行条件下,凝胶层由内向外又不断吸附了无机盐类物质,凝胶层(外层)逐渐过渡为以无机污染为主,期间还存在无机物和有机物的络合,导致单纯采用碱和氧化剂的清洗效果不佳。     

混凝/超滤工艺处理北江原水的低通量运行

通过中试研究了以北江水为原水的短流程、低通量混凝/超滤工艺的除污特性,并借助荧光EEM和紫外可见全扫描吸收光谱分析了天然有机物对膜污染的机理。结果表明:混凝/超滤工艺对天然水体中的颗粒物和有机物有较好的去除作用,对浊度、UV254、CODMn的去除率分别为(99.80±0.15)%、(48.2±6.6)%、(54.1±15.2)%;在运行周期为8 h、水洗强度为60 L/(m2.h)、气洗强度为50 m3/(m2膜池.h)、通量为17 L/(m2.h)时,TMP每天增长0.15 kPa,以60 kPa为终点计算得到化学清洗周期为270 d,说明不可逆污染较轻;造成超滤膜不可逆污染的原因主要是蛋白质或类蛋白类物质引起的膜孔堵塞。     

混凝-超滤工艺处理滦河水的中试研究

采用混凝—超滤工艺进行了处理滦河水的中试研究,考察了混凝剂投量和混凝反应时间对膜出水水质及跨膜压差的影响。结果表明,在三氯化铁投量为6 mg/L、混凝反应时间为7.5min时,系统对污染物的去除效果较好,对CODMn的去除率为48.7%,膜出水的CODMn〈2.0 mg/L,浊度〈0.1 NTU;此时的跨膜压差相对较小且随运行时间增长缓慢。在高温、高藻期,预氯化有助于提高系统对有机物的去除率并可减缓膜污染;EFM清洗方式可使膜系统长时间在较低的跨膜压差下运行,是延缓膜污染的有效手段。     

超滤法净化污水及在线清洗对膜污染的影响

应用超滤工艺处理污水的试验结果表明,超滤对水中的浊度几乎可以完全去除,对细菌和大肠杆菌的去除率>99%,对水中的有机物、氨氮、总铁和总锰也均有一定的去除;增加周期反冲洗频度大大减缓了通量的下降程度,延长了通量达到平衡的时间;水力清洗可去除部分膜表面污染物,使滤饼层变得松散,在一定程度上减轻了膜污染,而经化学清洗后膜表面的滤饼层基本被去除,有效消除了膜污染。     

超滤组合工艺在原水处理中的应用

介绍了常规预处理＋超滤组合工艺处理原水的优势;研讨混凝＋超滤．粉末活性炭＋超滤等组合工艺的处理效果、特点,以及膜前预处理工艺对防治膜污染,恢复膜通量的作用。超滤与常规处理相结合的组合工艺,将是未来最重要的饮用水处理技术之一。     

混凝/沉淀预处理对超滤运行效能的影响研究

通过比较原水直接超滤和沉后水超滤后的水质,研究膜前混凝/沉淀预处理对超滤运行效能的影响。水质检测结果表明:超滤具有高效截留水中颗粒物和微生物的效能,能将出水中的浊度和细菌总数分别控制在0.1 NTU和3 CFU/mL以下,大肠杆菌未检出;混凝/沉淀预处理使CODMn和TOC的平均去除率分别提高了约22.4%和6.5%,有效降低了出水中有机物的含量。跨膜压力监测结果表明:混凝/沉淀预处理通过降低膜表面的污染负荷,有效缓解了超滤膜的可逆和不可逆污染。     

混凝-超滤去除腐殖酸的试验研究

进行了直接超滤和混凝－超滤组合工艺对腐殖酸的去除效果和膜污染状况的试验。结果表明，超滤前另混凝土预处理对腐殖酸的DOC和UV254的去除率分别从28％、40％提高到53％、78％。同时高效液相色普（HPLC）分析表明，混凝－超滤组合工艺对分子质量＜6000u的有机物的去除率提高幅度更为显著。混凝－超滤组合工艺的最佳pH值条件pH=7,通过卷扫混凝使小分子有机物结合成微絮体，降低了膜孔污染，使超滤保持了较同的渗透通量。     

基于化学清洗的超滤膜污染研究

先后采用次氯酸钠和盐酸两种药剂对长期运行的超滤膜进行化学清洗,利用基于化学清洗的膜污染研究方法,分析混凝—浸没式超滤组合工艺中造成膜污染的主要物质成分.结果表明,经次氯酸钠清洗后,膜池中UV254 DOG、Al、Fe的浓度增加,增幅分别达到0.146 3 cm-1、4.14mg/L、0.058 mg/L、0.005 mg/L;继续使用盐酸进行化学清洗,膜池中UV254、DOC、Al、Fe的浓度分别增加了0.070 9 cm-、0.83 mg/L、18.293 mg/L、2.673 mg/L.化学清洗后,膜丝表面的C、O、Si、A1的相对含量分别下降5.2％、10.5％、1.8％、0.6％,F的相对含量升高17.8％.长期运行的超滤膜存在严重的有机物污染和Al、Si等无机元素沉积现象,次氯酸钠清洗可有效去除膜的有机物污染,随后的盐酸清洗可解除无机元素的沉积,同时实现有机物的进一步去除,但化学清洗后仍然存在残留污染.     

KMnO4强化混凝耦合超滤去除湖库水中共存铁锰藻

华南地区湿热环境下铁、锰和藻共存湖泊水具有明显的地域特征。对华南地区三个典型的高藻湖水进行了水质调研,针对性地研究了高锰酸钾预氧化强化混凝耦合超滤对高藻湖泊水中铁、锰、藻的去除效能及膜污染特征。结果表明,随着高锰酸钾投加量的增加,耦合工艺对铁、锰、藻、蛋白质和多糖的去除效果均增强,尤其当投加量为2.5 mg/L时,铁、锰、藻的去除率分别可达93.7%、91.5%、91.0%。进一步研究发现,高锰酸钾预氧化水中铁和锰的产物对高藻水具有助凝作用,使得藻细胞团聚并且形成了更大的颗粒,SEM-EDS和XPS分析显示高锰酸钾预氧化形成了铁与锰的氧化物。最后,对实际湖库水进行短周期和长周期实验,出水水质均保持稳定,且预氧化能有效缓解膜污染。     

混凝沉淀/PAC吸附/超滤工艺处理引黄水库冬季原水

采用混凝沉淀/粉末活性炭吸附/超滤工艺(简称PAC-UF工艺)处理黄河下游引黄水库冬季原水,中试结果表明:当处理冬季低温低浊水时,聚合氯化铝的最佳投量为6 mg/L,粉末活性炭的最佳投量为20 mg/L;PAC-UF工艺可以将出水的浊度控制在0.1 NTU以下,去除率达98%以上;投加20 mg/L的粉末活性炭能使混凝沉淀/UF工艺对COD_(Mn)和UV_(254)的平均去除率分别提高12%和15%;同时,投加粉末活性炭还能够缓解超滤膜的不可逆污染,但缓解的程度有限.     

超滤膜前强化混凝预处理微污染原水的试验研究

为了探索适合杨柳青水厂生产运行的强化混凝预处理技术,采用小试和中试相结合的方式,对比考察了FeCl3、硫酸铝(AS)以及两者复配混凝对后续超滤工艺处理效果的影响。结果表明:在相同的混凝剂投加量下,采用FeCl3进行混凝预处理时,超滤膜出水的有机物浓度最低、膜污染程度最轻;而采用AS作为混凝剂时,中试系统的运行效果最差;FeCl3与AS复配的协同作用不显著。     

超滤膜组合工艺在青浦第三水厂设计中的应用

提出采用高效沉淀、臭氧生物活性炭与超滤膜组合工艺处理黄浦江上游微污染原水,并介绍了该工艺在上海市青浦第三水厂中的具体应用与设计参数。实际运行表明,该工艺可确保出厂水浊度<0.1 NTU、耗氧量<1.5 mg/L、氨氮<0.2 mg/L,处理效果稳定,供水安全性高。     

活性炭/超滤复合工艺中膜污染特征的研究

分别从物理清洗、化学清洗和污染物等方面研究了活性炭/超滤复合工艺中超滤膜的污染情况。结果表明,跨膜压差(TMP)从运行初期的20 kPa上升到35 kPa,提高了75%;比通量从3.8~4.6 L/(m2.h.kPa)下降到1.8 L/(m2.h.kPa),下降了50%左右。物理清洗对不可逆污染物的去除效果较差,随着运行时间的延长,比通量下降至70%左右,跨膜压差升高幅度达100%。经过化学清洗后TMP和比通量的恢复率分别为82%~100%和86%~100%。超滤膜污染是由有机物、微生物和金属离子共同所致的综合性污染,包括Fe、A l等高价金属离子,Ca、Mg等二价离子,以及烷烃和芳香烃等小分子有机物。有机物不仅沉积在膜表面,而且也造成了膜孔堵塞;Fe、A l等高价金属离子主要吸附、沉积在膜内壁,而Ca、Mg等二价离子在膜内壁表面以及膜过滤孔隙中都有吸附、沉积。     

预氧化/超滤组合除锰工艺的膜污染特性

针对饮用水除锰问题,对比研究了次氯酸钠(NaClO)、二氧化氯(ClO₂)和高锰酸钾(KMnO₄)3种氧化剂预处理后与超滤组合的除锰效果和膜污染特性。结果表明,3种组合工艺均能有效去除Mn²⁺,出水Mn²⁺浓度均在5μg/L以下,去除率达到99%以上。超滤膜表面的滤饼层是造成膜污染及膜通量快速下降的重要原因之一。扫描电镜(SEM)分析发现,不同氧化剂预处理后膜表面的滤饼层形态有显著不同,KMnO₄预处理后滤饼层颗粒较大,颗粒间的空隙较为明显;而ClO₂和NaClO预处理后滤饼层颗粒细小且含量少,颗粒间的空隙不明显,从而形成较为致密的滤饼层。由X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析可知,滤饼层的主要成分是Mn³⁺和Mn⁴⁺的混合物,滤饼层表面含有丰富的表面羟基,其对水中游离的Mn²⁺表现出极强的配位吸附作用。     

MIEX/超滤一体化工艺净化长江原水的研究

水体中的天然有机物是造成超滤膜污染的重要因素。考察了磁性离子交换树脂(MIEX)/超滤膜一体化净水工艺处理长江原水的效果,并通过与超滤膜直接过滤进行比较,探讨了MIEX预处理对去除有机物的影响及控制膜污染的效果。结果表明,与原水直接进行超滤处理相比,组合工艺对CODMn、DOC、UV254的去除率分别提高了40.70%、38.20%和43.90%。MIEX/超滤工艺控制消毒副产物的优势更为明显,对THMFP和HAAFP的去除率分别达62.54%和55.83%。由于MIEX预处理去除了原水中56.72%的疏水性有机物,降低了超滤膜的负荷,延缓了膜表面致密凝胶层的形成,因而减少了膜孔堵塞,可有效控制运行压力的增长速度,延长过滤时间。     

沸石生物滤池/混凝沉淀/超滤工艺处理微污染源水

微污染源水中的污染物以有机物和氨氮为主,采用传统工艺处理时其出水水质难以达到《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)的要求。将沸石作为生物滤池的填料,与混凝沉淀、超滤组合后用于处理微污染地表水,考察了其对污染物的去除效果。结果表明:该组合工艺对氨氮有较好的去除效果,出水氨氮在0.5 mg/L以下,去除率可达90%;对有机物也有较好的去除效果,出水CODMn在2 mg/L左右,去除率约为60%,出水水质达到了《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)的要求。该工艺对氨氮的去除主要由沸石生物滤池完成,而沸石生物滤池、混凝沉淀及超滤均能去除CODMn,贡献率分别为49.6%、30.9%、19.5%。     

二次在线混凝对浸没式超滤膜性能的影响

目前,膜污染是阻碍超滤技术大规模推广应用的主要因素之一.以聚合氯化铝作为混凝剂,考察了二次在线混凝对浸没式超滤膜处理沉淀池出水性能的影响.结果表明,与浸没式超滤膜直接过滤沉淀池出水相比,二次在线混凝虽对膜出水的水质影响不大,但明显减缓了膜污染;二次在线混凝工艺的混凝剂投量对减缓膜污染的效果有较大影响,在试验的原水水质条件下,最优混凝剂投量为0.6 mg/L(以Al2O3计);二次在线混凝不影响膜的化学清洗,污染后的膜经次氯酸钠清洗后跨膜压差可完全恢复.     

超滤及其组合工艺在饮用水处理中的应用

综述了饮用水处理的现状,介绍了超滤工艺的优势,总结了超滤组合工艺的研究现状和对污染物的去除效果,分析了当前超滤及其组合工艺存在的问题,同时提出该工艺在今后饮用水处理领域的主要研究方向。