MBR处理印染废水的膜污染及清洗研究

膜生物反应器（MBR）是一种新型反应器，处理印染废水时除污效果很显著，但长时间的运行会造成膜的严重污染，为此对A／OMBR（厌氧—膜生物反应器）处理印染废水时的膜污染情况和清洗效果做了研究。结果表明，膜污染主要是由膜表面凝胶层造成的；化学清洗的效果优于物理清洗（化学清洗能恢复膜通量约90％以上，而物理清洗仅能恢复膜通量约70％）；NaOH的清洗效果优于NaOCl。     

氧化石墨烯与纳米TiO_2改性PVDF膜的性能研究

自制氧化石墨烯(GO)与纳米TiO_2复合改性PVDF中空纤维超滤膜(简称GOTiO_2改性PVDF膜),测定其表面功能特性,考察其对微污染物腐殖酸(HA)的截留特性与抗污染性能。结果表明:GO-TiO_2改性PVDF膜的静态水接触角下降为38. 6°±1. 2°(原膜为80. 6°±1. 8°),表面亲水性能得到很大改善。改性后膜表面富含大量的—COOH、—OH等亲水性基团,亲水性表面为GO-聚酰胺-TiO_2复合结构。GO-TiO_2改性PVDF膜的通量衰减率得到显著改善,其通量总衰减率下降到35. 6%(改性前总衰减率为51. 2%);改性膜不可逆衰减率大幅下降,约为原膜的1/4。改性膜抗污染性能明显改善,其对HA的静态吸附量由改性前的295. 0 mg/m2下降到158. 6 mg/m2。水力反冲洗能使GO-TiO_2改性PVDF膜的通量恢复率达到94%,而原膜只有69%。GO-TiO_2改性PVDF膜的截留性能得到显著提升,其对HA的截留率从81. 0%上升到90. 1%,过滤周期延长了约2. 5倍。     

汲取液EDTA-2Na对正渗透MBR运行性能的影响

采用乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)作为汲取液运行正渗透(FO)膜生物反应器(MBR),并与NaCl汲取液进行比较,考察系统的运行效果、污泥性质以及膜污染状况。结果表明,与NaCl相比,采用EDTA-2Na作为汲取液能有效减轻生物反应器的盐分积累,并得到更高的水通量;采用两种汲取液时正渗透MBR对污染物的去除效果相当,与汲取液种类无关,正渗透MBR对TOC、TN、氨氮和TP的去除率分别可达到94.6%、71.7%、96.8%和99.2%以上;水通量的减小会导致MLSS和MLVSS的降低;采用EDTA-2Na作为汲取液时,生物反应器中升高的EDTA浓度导致胞外聚合物(EPS)浓度升高,加重了FO膜污染。FTIR、SEM和EDS分析结果表明,采用两种汲取液时,FO膜活性层表面都会覆盖一层滤饼层;以EDTA-2Na作为汲取液时,污染膜表面有机污染物较多、无机沉积物较少。     

一体化改性膜生物反应器处理城市污水的效果

利用亲水性的纳米TiO2对强疏水性的聚偏氟乙烯膜进行改性以减缓膜污染,并应用于膜生物反应器(MBR)。原水来自常州市某城市污水厂,经加装改性和未改性膜组件的MBR处理后出水水质均能达到GB 18918—2002中的一级A标准。尽管进水COD浓度不稳定,但两套膜组件对COD的去除率均保持在85%以上,改性膜组件对COD的平均去除率更高,可达94%;对SS的去除率几乎能达到100%;在对TN和TP的去除上,改性膜组件略有优势,但不明显,这是因为N、P的去除主要依靠微生物的降解作用,膜的分离作用不大。在运行一段时间后,两套膜组件的膜通量均有所下降,经在线反冲洗及化学清洗后,通量均有所恢复,分别为73%和78%。对比处理出水水质及抗污染能力,改性膜组件均优于未改性膜组件。     

纳米TiO_2改性膜生物反应器处理污水的研究

采用啧涂纳米TiO2的方法对聚偏氟乙烯（PVDF）微滤膜进行改性,用改性膜生物反应器（MBR）和非改性MBR处理污水,对比了两者的出水水质、膜通量和膜过滤阻力。结果表明,两套MBR的出水水质均可达到《生活杂用水水质标准》（CJ25．1—89）的要求;纳米TiO2改善了膜表面的亲水性和粗糙度,从而使改性MBR的清水膜过滤阻力和不同抽吸压力下的膜过滤阻力均低于非改性MBR的,而其在不同抽吸压力下的稳定膜通量则高于非改性MBR的。     

改性PVDF中空纤维膜处理压裂返排液研究

针对中空纤维膜应用于水力压裂返排液处理时存在的膜污染严重、通量衰减快、影响处理效率等问题,研究了PVDF固含量、凝固浴温度等因素对PVDF膜性能的影响,通过非溶剂致相分离法制备了PVDF中空纤维膜,并采用表面接枝技术,对PVDF中空纤维膜进行了表面亲水化改性。压裂返排液吸附实验结果表明,表面接枝降低了PVDF的接触角,提高了膜的亲水性。与未接枝改性的PVDF膜相比,亲水改性后的PVDF膜表面吸附的压裂返排液更少。将亲水性中空纤维膜用于页岩气水力压裂返排液的过滤处理,应用结果表明其对压裂返排液中的总铁、SS、浊度、细菌去除率达到90%以上,长时间运行后的通量保持率高,有较好的抗膜污染性。     

改性聚偏氟乙烯中空纤维膜处理压裂返排液研究

针对中空纤维膜应用于水力压裂返排液处理时存在膜污染严重、通量衰减快、影响处理效率等问 题,研究了PVDF（聚偏氟乙烯）固含量、凝固浴温度等因素对PVDF膜性能的影响,通过非溶剂致相分离法制 备PVDF中空纤维膜,并采用表面接枝技术,对PVDF中空纤维膜进行了表面亲水化改性。压裂返排液吸附实 验结果表明,表面接枝降低了PVDF的接触角,提高了膜的亲水性。将亲水性中空纤维膜用于页岩气水力压裂 返排液的过滤处理,应用结果表明其对压裂返排液中的总铁、SS、浊度、细菌去除率达到90％以上,长时间运行 后的通量保持率高,有较好的抗膜污染性。     

投加粉末活性炭对膜阻力的影响研究

小试和中试研究结果表明：粉末活性炭在膜生物反应器系统中具有改善泥水泥合液的性质和膜表面泥饼层结构的作用,从而减小了膜的过滤阻力,减缓了膜通量的下降。向膜生物反应器内投加粉末活性炭是提高和维持膜通量的有效途径,并且可以降低运行费用。     

SMSBR中PAC对膜污染的防治作用

在SMSBR处理焦化废水的过程中，通过向反应器中投加粉末活性炭（PAC）进而形成生物活性炭（BAC）来实现对膜污染的防治，并通过对BAC污泥的终端过滤来反映其对膜污染的改善作用。试验结果表明，BAC污泥在终端过滤过程中，其相对通量的变化规律与普通活性污泥相同，但投加PAC后的膜通量明显提高。另外，在相同压力下普通活性污泥的通量衰减指数要远高于BAC污泥，而在相同PAC浓度下BAC污泥的通量衰减指数随压力的变化与普通活性污泥一样，未表现出一定的规律性。BAC污泥的阻力分布表明，沉积层阻力仍占有绝对优势（大于80％），并随压力的升高而增大，但与普通活性污泥相比该比例有明显下降，膜的固有阻力所占比例明显提高，体现了PAC对膜污染的防治作用。     

颗粒活性炭干扰膜表面滤饼层形成的研究

向膜生物反应器（MBR）中投加颗粒活性炭（GAC）以干扰膜面滤饼层的形成,减轻膜污染与膜堵塞.结果表明,向MBR中投加粒径为40～60目的GAC（投量为1 g/L）,反应器运行21 d后,膜出水流量为初始时的52.9%,比对照试验的（30.8%）高22.1%;膜组件外层膜丝表面无滤饼层,内层膜丝间有滤饼层形成,部分GAC被吸附到滤饼层中从而增大了其孔隙率,提高了其透水率;GAC使滤饼层结构变得疏松而易于清洗,水力清洗后,在抽吸压力为0.02 MPa下膜清水通量可恢复到新膜的53.5%,比对照试验的高16%.     

纳米SiO_2对聚丙烯腈平板膜性能的影响

考察了溶剂配比、聚合物浓度对聚丙烯腈(PAN)微滤膜纯水通量、污染速率和孔隙率的影响,并将无机纳米SiO2与PAN材料共混制备无机/有机共混膜,研究了共混膜的基本特性和抗有机污染特性。结果表明,当溶剂A与B的配比为3∶2、PAN浓度为13%时,PAN微滤膜成膜性能较优;纳米SiO2的添加可使PAN微滤膜的纯水通量提高1.3倍、孔隙率增加9.8%、污染速率降低74%,并且对强疏水性和中性亲水性有机污染物的抗污染能力得到增强。     

改性沸石预涂层改善超滤膜通量研究

采用改性粉末沸石对超滤膜表面进行预涂层,研究了预涂层工艺对改善膜通量的作用与机理,结果表明:沸石经酸法改性后,比表面积增加,表面负电性降低,是合适的涂层物质。改性粉末沸石与超滤膜联用对有机物的去除具有协同作用,在改性沸石涂层量为300mg/L的条件下,对CODMn的去除率为29.6%,对UV254的去除率为21.8%,比原水经膜直接过滤有较大程度提高。沸石预涂层能够使膜表面和膜孔内的有机物浓度降低,因而维持较高膜通量,有效防止了膜污染。改性沸石预涂层主要增加了对分子质量<3000u有机物的去除率,这对提高膜通量的贡献较大。表面呈弱负电性的改性沸石能够形成结构松散、孔隙较大的滤饼层,反冲洗时容易被冲洗掉,膜通量能够得到很好恢复。     

PAC-自生动态膜生物反应器处理生活污水的研究

向由孔径为56μm的普通工业滤布组成的膜生物反应器中投加不同量的粉末活性炭，对恒通量下的单周期运行情况进行了考察，并对被污染的动态膜表面和截面进行了扫描电镜观察。结果表明，较佳的PAC投量约为2g／L。在PAC投量为2g／L时，其运行周期（15d）为不投加PAC时（6d）的2．5倍，反应器中占优势的污泥平均粒径（100μm）也较不投加PAC时的（80μm）大。经扫描电镜分析可知，未投加PAC时膜孔隙间的凝胶层是造成膜污染的主要因素；投加2异／L的PAC时膜表面的滤饼层是造成膜污染的主要因素，其膜污染物易于清洗去除，经水力清洗和刷子刷洗后膜通量可基本恢复，再用0．5％的NaClO溶液浸泡12h后膜通量可完全恢复。     

GO-ZnO共混改性PVDF膜的制备及抗污染性能

将不同量的GO-Zn O加入PVDF铸膜液中,通过浸没沉淀法制备PVDF复合超滤膜。利用FTIR、接触角、SEM对表面化学组成、亲水性和膜微观结构形貌进行了分析与表征,考察了GO-Zn O对膜性能的影响。同时以牛血清白蛋白和腐殖酸作为污染物进行过滤试验,分析了该复合膜的分离性能和抗污染性能,考察了污染膜清洗后的通量恢复效果。结果表明,添加GOZn O后的复合膜具有不同于基膜的渗透性能。随着添加量的增加,膜通量先增加后降低,并且在添加量为0.5%时,膜通量和膜通量恢复率均达到最大,即膜分离和抗污染性能最佳。     

不同填料对减缓A/O-HMBR系统膜污染的试验研究

为了考察投加悬浮填料与组合填料的2组缺氧/好氧-复合式膜生物反应器(A/O-HMBR)系统减缓膜污染情况,对2组反应器的跨膜压差(TMP)、膜面胞外聚合物(EPS)平均含量、填料表面EPS平均值以及各种膜阻力进行比较,结果表明投加组合填料相对投加悬浮填料更有利于降低A/O-HMBR系统膜污染速率。     

三种一体式MBR的膜污染趋势比较

对活性污泥—膜生物反应器、生物膜—膜生物反应器、复合式膜生物反应器的除污效果和膜污染趋势进行了研究。结果表明:活性污泥—膜生物反应器的膜污染程度最轻,膜通量下降速度最慢,膜污染也最容易消除;生物膜—膜生物反应器的膜污染程度最重,膜通量的下降速度最快;较大的曝气量可减轻膜的污染程度并减缓膜通量的下降速度。     

MBR处理生活污水启动阶段的膜污染分析与对策

采用一体化膜生物反应器处理青岛市崂山偏远山区的生活污水,分析了启动阶段的膜污染原因并提出了相应对策。试验结果表明,由于进水COD浓度偏低、接种污泥浓度较高及水力停留时间较长,导致反应器中污泥负荷远远低于0．05kgCOD／（kgMLSS&#183;d）,从而造成启动阶段污泥出现严重的解体及其活性大幅降低,致使膜通量显著降低（上清液溶解性微生物产物中多糖类物质是膜污染产生的主要原因,采用空曝和次氯酸钠联合清洗方法可使膜通量得到较好的恢复）。试验结果还表明,当进水COD浓度较低时,在膜生物反应器启动阶段通过控制接种污泥浓度,保证污泥负荷〉0．05kgCOD／（kgMLSS&#183;d）,并在接种污泥驯化完成后再放入膜组件,可避免严重的膜污染出现。     

基于XDLVO理论的亲疏水组分对超滤膜污染的影响

天然有机物的亲疏水性对膜污染的影响较大，但目前对其缺乏深入理解。以东江水为超滤原水，从界面作用角度探究不同亲疏水组分对超滤膜污染的影响。结果显示：原水中强疏水性和弱疏水性组分主要为腐殖类和蛋白类物质，而亲水组分主要为多糖类物质；相比疏水性组分，亲水性组分对超滤膜的污染较为严重。进一步采用腐殖酸（HA）、牛血清白蛋白（BSA）、海藻酸钠（SA）作为亲疏水组分的代表，研究各类污染物在不同pH条件下的污染行为。对于SA和HA，随着pH的增加膜通量衰减趋缓，对于BSA来说，在pH远离零电荷点（pH=4.7）时膜通量衰减较为缓和；整体来看，三者对膜污染的严重程度排序为SA>HA>BSA。采用XDLVO理论从界面作用能角度来理解膜污染，结果发现：不同pH条件下三类污染物对膜污染的影响与界面能垒呈现正相关性，能垒越大，膜表面对污染物的抵抗作用越强，越有利于缓解膜污染；此外，膜过滤后期的相对平稳通量值与“污染物-污染膜”界面能垒呈线性正相关。研究结果对原水预处理及水化学调配控制污染具有重要的启发。     

生物污染对反渗透膜的微观结构和宏观性能的影响

随着反渗透膜的生物污染问题日益显现,抗生物污染膜的研发与应用成为关注热点。目前膜的抗菌性的评价方法都是对膜表面的抗菌性能的静态评价,而动态测试法更接近实际使用条件,对污染前后反渗透膜微观结构的表征可以进一步了解生物污染的污染机理。以大肠杆菌为生物污染模型,采用动态试验研究了生物污染引起的膜渗透性能衰减和微观结构变化。结果表明:反渗透膜表面形成的生物膜,导致水通量快速衰减50%以上;扫描电镜结果显示膜表面已被生物膜完全覆盖;荧光显微镜结果显示膜表面生物膜同时存在活菌和死菌;膜的生物污染导致膜表面亲水性降低、电位升高、粗糙度增加,红外光谱在1 734.68 cm~(-1)处出现新的吸收峰表明蛋白质和酯类存在于反渗透膜的表面。生物膜将分离层覆盖,进而影响膜表面性能和渗透性能,生物污染是对膜的整体性能影响较大的一种污染类型,预防生物污染尤为重要。     

表面改性纳米氧化铝亲水共混膜制备及其水处理效能

经低温等离子体处理后,在纳米氧化铝(Al_2O_3)表面接枝甲基丙烯酸-2-羟乙酯(HEMA)或其聚合物,制备了Al_2O_3-g-HEMA纳米复合颗粒。采用纳米Al_2O_3及Al_2O_3-g-HEMA纳米复合颗粒分别与聚偏氟乙烯(PVDF)共混,制备了PVDF/Al_2O_3膜和PVDF/Al_2O_3-g-HEMA膜,并与未改性PVDF膜进行比较。考察了改性纳米Al_2O_3表面的接枝情况和平均粒径,以及上述3种超滤膜处理聚驱采油废水的通量、出水水质及膜污染情况。结果表明,经表面改性的纳米Al_2O_3,其颗粒团聚得到良好控制,平均粒径大幅下降。PVDF/Al_2O_3膜和PVDF/Al_2O_3-g-HEMA膜的亲水性、纯水通量、处理聚驱采油废水的运行通量及清洗后通量恢复率均大幅提高。3种膜对聚丙烯酰胺、油类和TOC均有良好的去除效果,且共混改性不影响膜对大分子物质的去除。以PVDF/Al_2O_3-g-HEMA纳米复合颗粒作为添加剂制备的共混膜,其通量、去除效果和抗污染能力等综合性能最佳,是深度处理聚驱采油废水的理想膜材料。