微絮凝净水工艺的设计与运行优化探讨

总结多年来应用微絮凝净水技术的经验,从微絮凝净水器的原理出发,提出几项关于微絮凝净水工艺设计与运行优化建议：原水浊度不超过60NTU、尽量靠近微絮凝净水器设置混合器混合药剂、手动控制药剂投加量、反洗方式采用先气洗后水洗、控制模式以＂远程手动＂模式为主。针对不同类型的微絮凝净水器,提出了过流速度设计参考值。提出尚需进一步探讨研究的问题：利用微絮凝净水技术如何去除溶解性污染物、如何改进微絮凝净水器。     

电絮凝技术在微污染水源水处理中的应用

重点阐述了电絮凝技术机理,分析了电絮凝技术对水中有机物、油类、磷、氨氮、腐殖酸等物质的去除机理,在给水处理领域,电絮凝技术有着良好的发展前景。     

膜污染机理及其控制技术

综述了膜污染的定义,膜污染机理、预防膜污染和清洗的方法,介绍了膜污染控制技术的进展及展望。     

MBR中中空纤维膜和板式膜不同的膜污染机理

分析了中空纤维膜和板式膜MBR在膜污染过程中表现出的不同特点,研究了2种膜不同的膜污染机理.平行实验表明,中空纤维膜的膜面附着物是污泥泥饼层,而板式膜的膜面附着物是一层二次动态膜,这导致两者的膜污染杌理有显著区别.泥饼层是中空纤维膜的主要污染因素,二次动态膜则可以缓解作为板式膜主要污染因素的膜孔堵塞污染;同时,由于泥饼层的作用,EPS与中空纤维膜的膜污染相关性良好,而在板式膜中,EPS与其膜污染相关性很差,并且二次动态膜显著降低了SMP与膜污染的相关性;在2种膜长期运行时,相比中空纤维膜过膜压力呈现2个阶段的变化,板式膜的过膜压力经历了3个阶段的变化,这是因为二次动态膜起到了初期缓解膜污染、后期加剧膜污染的作用.     

吸附预处理减缓微滤膜污染试验研究

聚醚砜(PES)微滤膜过滤厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺(A2 O)出水时,膜污染较严重.废水经过硅藻土、活性白土和活性炭三种吸附剂处理后,膜通量得到明显的改善.吸附预处理减缓膜污染的效果优劣排序:活性炭活性白土硅藻土.扫描电镜图显示,废水经过吸附预处理后,膜表面不存在污垢层,这是膜通量得以改善的主要原因.     

序批式膜生物反应器运行中膜污染及控制研究

研究了序批式膜生物反应器在5种MLSS浓度和3种曝气强度下的临界通量以及在特定条件下运行的膜污染特征及控制.结果表明,临界通量随MLSS浓度增大呈减小趋势,MLSS浓度在一定范围内时增加曝气强度能增大临界通量.在污泥浓度为8 000mg·L-1、曝气量为0.3m3·h-1、膜通量为15L·m-2·h-1的条件下膜生物反应器以序批方式运行,膜污染以0.126kPa·d-1的速率平稳缓慢增长,没有出现急剧的跨膜压力(TMP)跃升,粉末活性炭的加入有效地减缓了膜污染.     

预处理工艺控制膜污染试验及其机理分析

探讨了3种不同预处理技术对延缓超滤膜污染的作用.试验表明,前臭氧+在线混凝+超滤(工艺1)、前臭氧+超滤(工艺2)、前臭氧+预氯化+超滤(工艺3)3种工艺超滤膜过滤的临界通量分别为86.5,59.8,68.1L·(m2·h)-1.其中工艺1临界通量最大,且其稳定运行的时间最长(约190h),能够在一定程度上控制膜污染,这主要是因为水中的有机污染物质通过"矾花"被吸附到胶体类颗粒物上,通过膜筛分截留,减缓了有机污染物质与膜表面的接触与相互作用.控制、缓解膜污染方面,工艺3效果最好,其原因是在NaClO作用下有机物分子特征改变,一方面降低膜的通量负荷,改变其亲疏水性,另一方面NaClO使得滤饼层的电负性增大,过滤截留物和溶解性有机物较易在水力冲洗中被冲掉,跨膜压差得到很好恢复.通过扫描电镜发现,超滤膜表面附着一层滤饼层,滤饼层较疏松,而膜孔已被污染物堵塞;红外光谱研究发现,超滤膜经过氧化预处理和化学清洗,膜表面的某些基团被氧化,膜表面特性被改变.     

再絮凝预处理对超滤膜的污染控制研究

试验针对混凝-沉淀-再絮凝-超滤组合工艺对水中有机物的强化去除效果和膜污染的控制效能展开研究.结果表明:再絮凝-超滤组合工艺对有机物的单元去除率可达26%,远高于传统的超滤膜组合工艺;同时,该工艺对有机物的去除主要体现在对中性亲水性有机物和分子量分别大于10kDa和小于1kDa的有机物方面,与传统超滤膜工艺有较大区别.当采用硫酸铝作为再絮凝剂,其投加量达到6.0mg/L时,统一膜污染指数(UMFI)达到最小(0.061 3m2/L),表明再絮凝预处理工艺能够更为有效地控制超滤膜的污染.Zeta电位的测试结果表明:再絮凝过程可使沉后水中残余的胶体Zeta电位降至0,从而减轻了膜表面对污染物的吸附;而再絮凝过程中微小絮体的形成也使得沉后水中颗粒物粒径增大,防止了膜孔堵塞现象的发生并使得形成的滤饼层结构较为松散,从而取得良好的超滤膜污染控制效果.     

粉末活性炭-超滤膜组合工艺处理二级出水的膜污染特性

采用粉末活性炭(PAC)-超滤膜(UF)组合工艺对某城市二级出水进行深度处理,研究了不同PAC投加量下组合工艺的膜渗透性能,并对其膜污染性能进行分析。研究结果发现:在最佳膜通量投加量下(PAC为10 mg/L),膜通量和不可逆膜污染阻力达到最低值;组合工艺对不同分子量的去处效果较直接超滤都有所提高,其中小分子量(3k～10 k Da和3kDa)有机物的去除率提高最大;组合工艺以滤饼层和中间堵塞模型为主,而发生完全堵塞模型的概率相对较小。投加PAC能够有效提高去除效果,降低膜污染。     

死端型微滤膜的污染机理分析

研究使用死端型微滤去除金枪鱼脾脏提取物中悬浮大颗粒过程中的膜污染机理.膜孔堵塞阻力以及膜表面滤饼层阻力.膜孔堵塞是引起膜通量降低的主要污染机理.而膜表面的滤饼层则决定微滤过程的持续时间.改变膜孔径和透膜压力可影响不同膜污染机理间的转化,从而改变了不同污染机理的持续时间.微滤前离心和预过滤去除了金枪鱼脾脏提取物中的部分悬浮颗粒,改变了其中颗粒尺寸分布从而影响了微滤过程中污染机制.观察发现,颗粒尺寸分布是膜污染机制中较重要的因素.     

肌苷发酵液的陶瓷膜过滤研究

以工业化陶瓷膜考察了肌苷发酵液在不同浓缩比下的拟稳定通量、粘度及湿固含量变化,在此基础上,将发酵液进、出口调换,可使膜通量提高;分析了水洗方式对肌苷含量及膜通量的影响;探讨了膜的污染机理,提出了有效的膜清洗方法.结果表明:200 nm膜适宜于肌苷发酵液的膜过滤,按流加率4%加入洗水有利于菌体的洗涤,不可逆污染阻力Rf在总阻力中占主要地位,有效的化学清洗方法是:用1%NaOH和0.2%NaClO混合溶液清洗膜40 min后,再以0.5%HNO3溶液清洗5 min,膜通量可迅速恢复.图7,表2,参8.     

错流超滤膜污染模型

采用临界粒径（dpc）和沉积概率（r）两个概念,研究了错流超滤中膜污染的机理,并假设只有小于dpc。的粒子才会以一定的沉积概率堵塞膜孔,形成沉积层,从而造成膜通量的衰减。在此基础上,建立了膜污染速率与沉积速度之间的函数关系,导出了两参数渗透动力学模型。结果表明：模型获得的膜通量计算值与实验值的平均误差为4.15％,模型能较好地描述错流超滤中的渗透通量随时间的变化规律。     

膜生物反应器在污水回用中的作用及膜污染问题的研究

阐述了膜生物反应器在污水回用中的作用;指出生活污水经MBR处理,含碳有机物和氨氮的去除率均大于90%,但对磷的去除率不高,出水中TOC浓度低于1mg,L,而TKN,NH4+--N,NO2--N的质量浓度都低于0.1 mg/L,NO3--N的质量浓度为0.9mg/L;RO可以提高出水水质,可达到饮用水标准,分析了膜污染的原因,提出了减少膜污染的方法.     

粉末活性炭吸附对超滤膜处理再生水膜污染状况的影响

利用粉末活性炭-超滤(PAC-UF)组合工艺处理污水厂二级出水中腐殖酸(humic acid,HA)溶液,主要考察在不同的PAC投加量工况下对膜通量的影响、膜污染阻力变化、Hermia经典过滤堵塞模型拟合和膜污染趋势分析情况。结果表明,PAC颗粒本身几乎不会影响膜通量的下降,处理腐殖酸类有机溶液的PAC最佳投加量为20 mg/L;腐殖酸导致的膜污染以不可逆膜污染为主,其与滤饼层污染模型的拟合度最好;将超滤阶段分为初期黏附阶段与后期黏聚阶段,初期阶段导致的膜通量下降更加剧烈,后期阶段形成的滤饼层有效的拦截有机物避免直接接触超滤膜。     

PVDF 疏水膜的制备及其在苦咸水脱盐中的应用

采用相转化法以无机盐氯化锂(LiCl)和水溶性聚合物聚乙二醇(PEG)为添加剂, 制备了聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维疏水膜, 所制得的膜具有较高的盐截留率, 膜通量可达40. 5 kg/ ( m²?h) 。以自制的 PVDF 疏水膜进行了直接接触式膜蒸馏(DCMD) 苦咸水脱盐应用试验研究。实际苦咸水淡化过程 中, 随着浓缩倍率的提高在进料侧会产生 CaCO₃ 沉淀造成膜组件堵塞、疏水膜受到污染, 致使膜渗透通量下降、产水电导率升高。酸化预处理可以消除沉淀物对膜蒸馏过程的影响, 酸化后整个膜蒸馏过程中膜渗透通量保持稳定, 产水水质 良好, 其电导率不超过10μS/ cm。     

使用铁盐混凝方法延缓膜污染

采用铁盐混凝方法延缓处理生活污水的膜生物反应器的膜污染.确定了铁盐的投加量,考察了铁盐投加对膜生物反应器中微生物的影响.在实际运行的膜生物反应器中加入混凝剂三氯化铁(以铁计20~60 mg/L),且在曝气约2 h后排泥,测得该膜生物反应器中的难降解有机物浓度降低,同时膜通量有所恢复,表明铁盐混凝方法可有效延缓膜污染.     

预膜法用于控制膜生物反应器膜污染

膜污染问题限制了膜生物反应器的大规模应用,故通过2个处理生活污水的平行膜生物反应器的对比实验,验证预膜法对于控制膜污染的作用．整个实验进行253d,分3个阶段,每个阶段开始时用氢氧化铁絮体对膜生物反应器A中的膜组件进行预膜,膜生物反应器B中的膜组件作为空白进行对比．实验结果表明,在稳定运行阶段,膜A的比通量高于膜B,并且膜生物反应器A的出水水质优于膜生物反应器B．研究证明了预膜对于控制膜生物反应器中的膜污染是有效的．     

阳极氧化铝膜过滤BSA溶液过程中的污染分析

采用阳极氧化铝膜过滤牛血清蛋白溶液,考察了孔径20、100、200nm 3种膜的过滤通量随时间的变化关系,在相同的操作条件下孔径20 nm的膜具有较高的渗透通量(400L/(m2·h))和较小的过滤阻力(8.3×1011/m).还考察了蛋白质浓度、泵送时间及清洗对膜污染情况的影响.结果表明,在实验的范围和条件下,随蛋白质浓度的增大,膜污染加重,稳定通量增大;泵送时间增长,膜污染速度加快,通量增大;通过纯水清洗加超声清洗的方法去除可逆污染,清洗后膜与新膜过滤通量相当.     

天然水污染膜的物质研究

膜污染是膜在饮用水处理中遇到的最重要问题，为此，需要了解天然水中造成膜污染的物质．笔者通过扫描电镜观察，色质联机以及分子量分布手段分析膜清洗水，了解膜污染的物质构成．结果表明，引起膜污染的有机物主要是以烷烃类的非极性和弱极性的有机物；造成膜污染的无机离子主要是硅、铁、锌和锰等高价的阳离子，其中铁质量浓度最高．对膜清洗水进行的有机物分子量分布的测定表明，小分子量的DOC容易污染膜；而UV254无论分子量大小，都会对膜造成污染．