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。     

吸附预处理对缓解超滤膜污染的试验研究

以鄱阳湖原水为研究对象,考察了PAC吸附预处理对超滤膜处理出水的水质、膜通量变化和膜截留性能的影响,并探讨了不同条件下引起膜污染的污染物种类。结果表明,吸附预处理可以提高膜通量,缓解膜污染,处理后的原水中TOC的去除率大约为40%,提高了吸附-超滤组合工艺对有机物的去除效果。当增加吸附预处理,膜通量下降幅度明显减小,相比鄱阳湖原水直接进行超滤处理时的膜通量,能提升20%以上。在最佳吸附预处理条件下,超滤膜主要截留了鄱阳湖原水中的色氨酸、溶解性微生物产物和一部分腐殖酸,说明类蛋白质是引起膜通量下降的主要污染物。因此,采用吸附-超滤组合工艺可以提高超滤膜过水通量,缓解膜污染。     

气浮/超滤工艺处理微污染水试验研究

采用高锰酸钾预氧化-粉末活性炭吸附-混凝气浮-超滤组合工艺处理微污染水源水,考察了微污染程度随时间及温度的变化规律以及组合工艺对浊度、藻类、TON、CODMn、UV254、NH3-N等指标的去除效果.探索了组合工艺的基本控制参数,为水厂改造工程提供了设计依据.     

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.     

PAN中空纤维超滤膜污染与膜阻力测定

对膜污染问题进行了研究,指出浓差极化、滤饼层形成和膜孔堵塞是造成膜污染的主要原因。同时测定了PAN膜阻力．试验结果表明,PAN膜超滤过程中主要阻力来源为膜孔吸附、凝胶层及浓差极化等引起的膜污染阻力,占总阻力的71．61％。膜自身阻力和不可逆阻力分别占与总阻力的28．39％和11．76％,所占与比例较小,有利于实际应用。     

木聚糖碱抽提液超滤过程中膜面污染及控制

研究了木聚糖碱抽提液超滤过程中膜面污染的形成和发展过程,以及膜面污染可逆性;分析了膜面清洗方法、反冲洗对溶剂透过率恢复的影响。结果表明:操作压力越低,进料速度越大,越有利于减轻膜面污染;膜面污染为部分可逆;4% NaOH溶液能有效地恢复溶剂透过率,而反冲洗只能部分地恢复溶剂透过率。     

处理垃圾填埋场渗滤液的膜的污染控制与清洗研究

用膜法处理垃圾渗滤液,对膜的污染控制与清洗的研究表明：超滤预处理、调节pH值、冲洗、添加阻垢荆等方法都能够在一定程度上减轻无机纳滤膜的污染状况。其中,超滤预处理和调节pH值的影响大于冲洗和添加阻垢剂的影响。常温下,采用水洗十酸洗＋碱洗＋酸洗的综合化学清洗方法能使超滤膜通量恢复到新膜通量的97．8％;采用水洗＋酸洗＋酸洗的方法能使纳滤膜通量恢复到新膜通量的98．5％,并有良好的重复性。     

生物粉末活性炭与超滤组合工艺膜污染物质研究

为了研究生物粉末活性炭与超滤组合工艺膜污染物质特性,在工艺稳定运行条件下,分别对受污染膜丝表面泥饼层、水洗后的受污染膜丝、生物粉末活性炭进行了红外光谱分析.结果显示,通过红外光谱分析,生物粉末活性炭可以有效的延缓膜表面泥饼层的形成,缓解膜污染;水洗后的受污染膜丝孔内有机污染物较少,而且是小分子有机污染物;还得出含有-OH伸缩振动基团和CO伸缩振动基团的污染物是造成膜污染的主要有机污染物质.     

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.     

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。     

Effects of coagulation on submerged ultrafiltration membrane fouling caused by particles and natural organic matter （NOM）

Natural organic matter (NOM) and particles in source water are responsible for the majority of ultrafiltration (UF) membrane fouling that occurs during drinking water treatment. This study was conducted to (1) understand the UF membrane fouling phenomena caused by NOM and turbidity-causing particles and (2) investigate the effect of coagulation pretreatment on the alleviation of membrane fouling. In this study, kaolinite and humic acid (HA) were used to simulate the particles and NOM present in source water. The results revealed that the particles contributed to reversible fouling due to cake layer formation on the membrane surface, but that could be effectively reduced by increasing the frequency of physical backwashing. The results of the molecular weight (MW) distribution measurements, resin fractionation, SEM and FTIR analyses showed that HA primarily contributed to irreversible fouling. Taken together, the results of this study imply that the particles and NOM compounds present in source water may have different fouling behavior, and that particles may mitigate the irreversible fouling caused by HA. The addition of coagulant can lead to a higher rate of removal of large-sized hydrophobic compounds. Coagulation pretreatment can improve membrane performance and postpone membrane fouling development effectively, as well as retard the implementation of membrane chemical cleaning.     

超滤膜改性技术的研究进展

随着超滤膜技术的发展,人们对超滤膜提出了各种各样的特性要求,而解决膜污染问题也成为目前膜领域最为关注的问题．超滤膜改性,尤其是在膜表面引入亲水性基团是解决膜污染问题的关键．介绍了超滤膜改性技术方面的研究进展,探讨了未来超滤膜技术的发展方向．     

正弦函数式进料对膜污染的影响及流体力学计算

以腐植酸溶液模拟污水,研究正弦函数式进料方式对膜通量的影响。实验结果表明,当阀门开度为50%时,正弦式进料周期和占空时间均为9 s时,膜通量明显提高。扫描电镜结果显示,正弦式函数进料后,膜表面不同程度的沾附有颗粒物质;而稳定流进料后,膜表面有滤饼层形成,造成较严重的污染。当采用正弦函数式进料能将其对膜口的剪切力提高至27×105N,约为稳定流进料的4倍,为改变流体流动形态减轻膜污染的原因提供理论依据。     

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。     

高锰酸钾预氧化对有机物构型与超滤膜污染的影响

以引黄水库水为水源,基于超滤组合工艺中试装置,考察KMnO;4;预氧化对有机物转化和超滤膜污染的影响。研究结果表明：原水以相对分子质量大于3×10;3;的有机物为主,亲疏水性有机物比例相当。混凝沉淀主要去除疏水性与相对分子质量大于1×10;5;的有机物,去除率分别为13.50%和47.06%。随投加量的升高,KMnO;4;对相对分子质量大于1×10;5;的有机物去除率增加,同时产生了较多相对分子质量为3×10;3;~1×10;5;的有机物;水中疏水性有机物随之由降低变为升高。当KMnO;4;投加量适量时,可以减少膜污染,当投加量过高时,则会增加膜的不可逆污染。超滤膜去除的主要是疏水性有机物,相对分子质量大于1×10;5;和1×10;4;~1×10;5;的有机物分别是造成膜可逆与不可逆污染的主要因素。超滤反洗废液中主要为相对分子质量大的疏水性有机物,化学清洗废液中的Mn含量随KMnO;4;投加量升高而增大。     

超滤浓缩大豆蛋白工艺中的膜污染清洗方法研究

分析了超滤过程中大豆蛋白对膜污染的成因,并对不同清洗剂的清洗效果进行了比较。结果表明,采用单一清洗剂效果不显著,而用几种清洗剂交替清洗的方法能使膜通量恢复到95%以上。     

超滤膜表面预沉积吸附剂对膜污染的缓解作用研究

选择三种含铁吸附剂FeO_xH_y、Fe_3O_4和MnFe_2O_4,分别预沉积到超滤膜表面的方式,通过对比3种蛋白质引起的膜通量变化;并分析超滤膜表明形态,探究超滤过程中蛋白质对膜污染的作用以及吸附剂对缓解膜污染的效果。试验结果表明:鸡卵白蛋白(ovalbumin,OVA)造成的膜污染最严重;预沉积MnFe_2O_4的对OVA的吸附效果,预沉积Fe_3O_4对OVA的吸附效果较差,对膜污染没有缓解作用。