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。     

悬浮填料控制MBR膜污染效能研究

以聚丙烯无纺布为膜组件,向浸渍式膜生物反应器中投加软质多孔、悬浮填料处理人工废水。分析测定膜污染阻力（Rf）、滤饼层阻力（Rc）、膜通量（FLUX）、跨膜压力（TMP）及处理水浊度和CODCr的变化,研究软质悬浮填料控制膜生物反应器膜污染的效能。实验结果表明,投加软质悬浮填料能有效降低膜污染阻力、滤饼层阻力和跨膜压力,增加膜通量,有利于延缓膜污染,提高膜组件的过滤性能;MBR中投加软质悬浮填料能提高CODCr的生物去除效率,但是降低了膜组件对微小悬浮固体的截留效能,增加了出水浊度和CODCr浓度。     

L-赖氨酸在中空纤维膜和平板膜中的超滤动力学

分别在中空纤维膜和平板膜中考察了L-赖氨酸超滤动力学，结果表明：中空纤维膜的过滤通量大于平板膜，总过滤时间正相反；L-赖氨酸超滤动力学可以拟合为浓差极化-凝胶层模型，中空纤维膜较平板膜更符合此模型。     

基于逻辑斯谛方程对纳滤膜污染预测的建模分析

为了解决目前应用较广泛的膜种纳滤膜的膜污染极大地限制了纳滤膜工艺发展的问题,从而在错流过滤条件下更好地预测纳滤膜污染的过程,对减缓纳滤膜污染进行指导,基于逻辑斯谛方程,对纳滤膜通量衰减曲线进行拟合,建立逻辑斯谛纳滤膜污染预测模型;利用所建立模型对不同型号纳滤膜的膜通量衰减曲线进行拟合,考察污染物种类、纳滤膜型号、跨膜压差、错流速率、水力条件等关键因素对纳滤膜通量衰减速率的影响。结果表明：所建立模型通过了显著性检验,实验数据与所建立模型拟合数据的拟合度较高,决定系数R²大于0.95;纳滤膜通量衰减速率越小,则过滤稳定后的纳滤膜通量累积衰减率越大,进而通过调整运行条件和原水质条件等因素,达到调整纳滤膜通量衰减速率,减少纳滤膜污染的目的。     

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.     

大豆乳清超滤中膜通量衰减的模拟研究

根据膜通量衰减的过程曲线,把超滤膜通量的衰减过程分为2个阶段,分别对应于快速衰减期、缓慢衰减期,建立了膜通量J随处理时间t变化的半经验模型,采用该半经验模型,很好地拟合了大豆乳清液超滤过程中膜通量衰减的过程,分析了超滤膜材料、膜截留分子质量(MWCO)以及切向于膜面的水流速度等条件下膜通量衰减的影响因素,结果表明对每一个通量衰减阶段,造成膜通量衰减的原因均不是某一种因素的单独作用,阶段1内膜通量衰减的原因不仅仅是吸附污染,还涉及浓差极化和膜孔堵塞作用,阶段2内膜通量衰减的原因受膜材料、膜MWCO和进水流速等多种因素的影响而各不相同.     

多孔悬浮填料对SMBR性能的影响

以聚丙烯无纺布为膜组件,向浸渍式膜生物反应器中投加多孔、悬浮填料处理人工废水。通过分析测定膜通量、跨膜压力变化及处理水浊度和CODCr,考察填料对浸渍式膜生物反应器性能的影响。实验结果表明,投加填料在一定程度上能够减缓可逆的滤饼层污染阻力,保持较高的膜通量,但是投加填料却破坏了污泥絮体的稳定性,导致处理水的浊度、CODCr及跨膜压力的增大,增加了不可逆膜污染阻力。     

中空纤维膜组件结构对其膜蒸馏性能的影响

对一系列不同封装分率和不同膜面积的中空纤维膜组件进行了直接接触式膜蒸馏对比实验,并考察了操作方式对跨膜通量的影响。结果表明：提高封装分率可以明显降低沟流效应,使壳程流体分布趋于均匀,总体传质、传热效果得到改善,从而使跨膜通量提高,增幅可达40%以上; 在组件封装分率较低时,热流体走管程更有利于跨膜传质。在进料状况不变的条件下,随着膜面积的增加,组件单位膜面积的跨膜通量明显降低,而总产量则有所增加。     

动态膜处理污水性能的研究

研究了在陶瓷管载体内壁制成高岭土动态膜及动态膜对城市二级出水的过滤性能、动态膜的清洗和再生方法。实验中采用错流操作方式处理二级出水,结果表明,涂膜液中高岭土质量浓度在0.3～0．7g／L、涂制时间在10～37min时,成膜的水处理性能差别不大;跨膜压差对过滤有一定影响,当0．1～0．3MPa时,滤出液通量基本相同,但明显低于0．4MPa时滤出液通量;错流速度对过滤影响显著,速度愈大则滤出液通量愈大,错流速度在1～2m／s时出水通量比较稳定,动态膜对浊度的去除率基本上为100％,对COD（化学需氧量）去除率约为40％。     

附增缓冲区的膜-生物反应器临界通量改进测定法

利用改进的通量阶梯式递增法对膜-生物反应器(MBR)中的临界通量进行了测定,同时对不同缓冲时间下的测定值差异进行了研究.结果表明:延长缓冲区的等待时间,可有效降低通量-跨膜压差(Flux-TMP)与通量-膜渗透性(Flux-Permeability)的不对称性,削弱Flux-TMP滞后效应,降低膜面残余污染阻力,提升次临界区内污染可逆性.附增缓冲区的临界通量测定法可更好地表征膜组件过滤性能随通量的变化规律,减缓可逆污染对测定结果产生的影响.     

超滤膜处理地表原水膜阻力特性研究

从实际应用角度考虑,把膜阻力分为构造阻力、滤饼层阻力和吸附阻力,并将后两种阻力与水力冲洗强度联系起来,具有实用性.在过滤地表水源且当水中有机物含量变化不大时,吸附膜比阻力与过滤时间呈线形性增加.原水浊度较高时,吸附膜比阻力较小,反之较高.在过滤初期,吸附膜比阻力与原水UV254相关,原水UV254较高时,初始吸附膜比阻力较高,反之较低.滤饼层阻力随过滤时间呈线性下降.浊度较高的原水,滤饼层膜比阻力较小,且下降速率减缓,亦即由滤饼层阻力转化为吸附阻力的部分减少.因此,原水浊度适当提高,可降低总的膜阻力,增加透水通量.     

在线周期反冲洗超滤膜污染过程研究

采用切割分子量105Da的中空纤维超滤膜,对污水厂二沉池出水进行了不同频度周期反冲洗超滤试验,试验结果与膜污染过程的理论分析相一致.过滤膜阻与反冲洗次数或过滤时间的关系曲线可分为两段:起初的增长段为不可逆滤饼层的累积阶段,直线的斜率为各次反冲洗不可逆膜阻增量;后期的水平段为滤饼层累积与剥离达到相对平衡的阶段.增加在线反冲洗频度降低了不可逆膜阻增量,有效提高了净产水速率.扫描电镜分析结果表明,水力反冲洗去除了部分膜表面污染物,将滤饼层变得松散,一定程度上减轻了膜污染,经化学清洗后,膜表面的滤饼层基本被去除.     

悬浮载体复合膜生物反应器过滤特性及滤饼层微结构特征

为研究悬浮载体复合式膜生物反应器(SCMBR)的膜过滤特性和膜表面滤饼层的微观结构特征,对SCMBR和传统膜生物反应器(CMBR)膜污染表面进行了对比分析.阻力构成分析表明,SCMBR滤饼层阻力所占总阻力比率在相同运行时间(15%,10 kPa,34 h)和跨膜压力(45%,30 kPa,89 h)下均小于CMBR(63.33%,34 h,30 kPa).污染膜表面扫描电镜分析表明,SCMBR反应器内膜表面滤饼层结构较疏松,孔隙较大.通过ISA3D软件对共聚焦显微镜图像进行分析,确定了滤饼层微观结构参数,结合Carman-Kozeny方程研究了SCMBR滤饼层阻力减小的机理.     

电凝聚膜生物反应器膜过滤特性

以模拟印染废水为研究对象,考察了ECMBR和MBR系统中的膜污染和污泥混合液特性.结果表明:两系统膜过滤阻力均以沉积阻力为主,MBR和ECMBR中沉积阻力分占总阻力的99%和9334%,但ECMBR总阻力仅为普通MBR污泥总阻力的1/4,电凝聚可有效降低沉积层阻力.对比分析两系统中的混合液特性,ECMBR中污泥平均粒径大,Zeta电位绝对值小,胞外聚合物和溶解性微生物产物浓度低,污泥相对疏水性较高.电凝聚通过改变混合液特性,从而有效改善膜生物反应器过滤性能,增加膜通量,减少膜过滤阻力.     

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.     

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.