一体式光催化氧化-膜分离流化床反应器性能的研究

通过对光催化氧化和有机膜分离技术的耦合,设计了一种新型一体式光催化氧化-膜分离流化床反应器,并通过利用颗粒状TiO2催化剂(粒径0.28～0.33 μm)对浓度为10 mg/L的酸性红B模拟废水的降解实验,研究了反应器的性能.结果表明,反应器中TiO2的加入量以2 g/L为宜,废水脱色率达98%;膜组件底部的曝气装置可大大减轻膜污染,"表面冲洗 反冲洗"的清洗方法能够有效地恢复膜通量.     

微米级负载型TiO_2催化剂在光催化-膜分离反应器中的应用

基于光催化-膜分离三相流化床反应器的结构特点及膜分离特性,以微米级MCM-41分子筛为载体,采用原位生成法制备微米级负载型TiO2催化剂。针对微米级负载型TiO2催化剂在光催化-膜分离反应器中的分布特性、悬浮特性、分离特性及膜污染特性进行研究。结果表明,曝气量一定的情况下,微米级负载型TiO2催化剂在光催化-膜分离反应器中具有良好的悬浮特性,且优于纳米TiO2。随着催化剂投加量的增加,悬浮浓度也随之增加。光催化反应器底部曝气0.3m3/h、催化剂投加量为1 g/L时为宜。膜分离器中催化剂悬浮浓度明显低于光催化反应器;该微米级催化剂与纳米TiO2相比具有不粘附、不堵塞膜孔等优良特性,能够有效降低膜污染,延长分离膜使用寿命。膜底曝气为0.1 m3/h时,反应器连续运行5 h(未加反冲洗)后,微米级负载型TiO2催化剂和纳米TiO2对膜组件的污染程度分别为膜通量衰减率4.3%和37.4%。反应器连续运行72 h,膜组件依然具有很好的分离特性。     

微米级负载型TiO2催化剂在光催化-膜分离反应器中的应用

基于光催化．膜分离三相流化床反应器的结构特点及膜分离特性，以微米级MCM-41分子筛为载体，采用原位生成法制备微米级负载型TiO2催化剂。针对微米级负载型TiO2催化剂在光催化一膜分离反应器中的分布特性、悬浮特性、分离特性及膜污染特性进行研究。结果表明，曝气量一定的情况下，微米级负载型TiO2催化剂在光催化一膜分离反应器中具有良好的悬浮特性，且优于纳米TiO2。随着催化剂投加量的增加，悬浮浓度也随之增加。光催化反应器底部曝气0．3m。／h、催化剂投加量为1g／L时为宜。膜分离器中催化剂悬浮浓度明显低于光催化反应器；该微米级催化剂与纳米TiO2相比具有不粘附、不堵塞膜孔等优良特性，能够有效降低膜污染，延长分离膜使用寿命。膜底曝气为0．1m3／h时，反应器连续运行5h（未加反冲洗）后，微米级负载型TiO2催化剂和纳米TiO2对膜组件的污染程度分别为膜通量衰减率4．3％和37．4％。反应器连续运行72h，膜组件依然具有很好的分离特性。     

曝气对管式MBR膜污染及临界通量影响

采用管式膜微滤高岭土悬浊液,考察了恒通量下曝气对膜污染的影响,并对不同膜面气体流速下跨膜压力和膜污染周期变化进行了研究,此外,采用阶梯通量法对临界通量进行了测定。结果表明,曝气可显著减缓膜污染,延长膜污染周期,同时提高膜的临界通量;随着膜面气体流速由0.067 m·s~(-1)提升至0.251 m·s~(-1)时,膜污染平均速率由0.366 k Pa·h~(-1)降低至0.104 k Pa·h~(-1),膜污染周期由8 d延长至31 d,临界通量由8~10 L·(m~2·h)-1提高至22~26 L·(m~2·h)-1。此外,通过惯性模型分析发现,膜的临界通量与膜面混合流速呈良好的线性关系,R~2=0.98;但随着膜面气体流速的增加,悬浊液中高岭土粒径逐渐变小,并且通过膜表面污染阻力构成分析发现,膜表面不可逆污染阻力由13.9%提高至31.6%,这不利于膜污染控制。     

内置转盘式PVDF膜生物反应器污水处理的试验研究

对内置转盘式PVDF膜生物反应器(SRMBR)处理污水工艺及膜清洗进行了研究.SRMBR处理污水可以长期稳定运行,在实验模拟污水COD为180～368 mg/L时,出水COD在运行1d后稳定在20 mg/L以内,COD去除率>93%.增大转盘式平板膜组件转速可以增大SRMBR的平衡水通量,转速从15 r/min增大到25 r/min,平衡水通量从42.5 L/(m2·h)增大到47.5L/(m2·h).在一定自吸泵停抽时间内(0～1 min),延长停抽时间有利于减缓膜污染、提高平衡水通量.对污染的膜进行水洗、水洗 碱洗、水洗 碱洗 酸洗,3种清洗方式分别使膜平衡水通量恢复至新膜平衡水通量的48.4%、83.5%、90.2%.     

过滤/曝气两用型膜-生物反应器试验研究

对以聚乙烯微孔管为膜组件的过滤 /曝气两用型膜 生物反应器进行了研究。通过清水过滤试验发现 ,PE 1和PE 4 (孔径分别为 70～ 12 0 μm和 5～ 10 μm) 2种微孔管均具有较高的清水通量 ,单位水头下高达 2 5 0L/m2 ·h。PE 4微孔管对活性污泥混合液的过滤性能略优于PE 1,初始膜通量的选择对二者的过滤性能影响很大 ,但污泥浓度的影响则不甚显著。对膜组件进行过滤 /曝气交替运行 ,可有效地清除膜组件表面的泥饼层 ,较好地保持膜过滤性能的稳定。分别改变过滤 /曝气运行周期和初始膜通量 ,考察了膜过滤性能的变化 ,发现交替运行周期在 0 5～ 3h ,初始膜通量在 6 0～ 14 0L/m2 ·h时 ,系统在连续运行过程中每一运行周期内的平均膜通量先经历了初始的下降阶段 ,然后基本稳定在 5 0～ 80L/m2 ·h的水平 ,但低的初始膜通量可以使平均膜通量表现得更为稳定。过滤 /曝气两用型膜 生物反应器用于处理生活污水 ,可获得与传统膜 生物反应器相似的出水水质 ,并且对冲击负荷具有较好的承受能力。大小 2种孔径的微孔管对污染物的去除效果没有明显差异     

膜生物反应器中膜的清洗方法和机理研究

研究了膜生物反应器处理盥洗废水时 ,水力清洗、酸洗、碱洗等不同组合形式对膜的清洗效果。结果表明 ,水力清洗可以较彻底地去除运行初期的膜表面沉积物 ,使膜通量有较大程度的恢复。对运行时间较长的膜来说 ,有机物和微生物是造成膜污染的主要原因。清水冲洗后用 0 0 5 %NaClO浸泡 1h ,再用 0 5 %的H2 SO4浸泡 1h是盥洗废水处理用膜有效的清洗方法 ,清水膜通量可恢复至 1 0 0 %。     

膜生物反应器中膜的清洗方法和机理研究

研究了膜生物反应器处理盥洗废水时，水力清洗、酸洗、碱洗等不同组合形式对膜的清洗效果。结果表明，水力清洗可以较彻底地去除运行初期的膜表面沉积物，使膜通量有较大程度的恢复。对运行时间较长的膜来说，有机物和微生物是造成膜污染的主要原因。清水冲洗后用0．05％ NaClO浸泡1h，再用0．5％的H2SO4浸泡1h是盥洗废水处理用膜有效的清洗方法，清水膜通量可恢复至100％。     

外置管式MBR处理垃圾焚烧渗沥液中的膜污染

采用外置管式膜生物反应器进一步处理垃圾焚烧渗沥液生化出水,研究水洗和化学洗后污染膜的清洗效果。采用扫描电镜、傅里叶红外光谱对膜表面污染物进行分析;采用变性梯度凝胶电泳技术分析了膜表面泥饼层中细菌群落结构。实验结果表明,采用低压力(0.03 MPa)、高流速(2.84 m/s)的清水洗能使膜通量恢复到45%;化学清洗采用p H=2的盐酸酸洗较好。两者清洗方法结合能使膜通量恢复至初始通量的88%。膜表面污染物主要由无机垢体和蛋白质多糖类物质构成,膜表面泥饼层中的细菌主要含有芽孢杆菌、腐螺旋菌、红杆菌等。     

一体式膜-生物反应器中膜污染过程的动态分析

膜污染过程的动态研究对于有效地控制膜污染意义重大。结合膜过滤压差的上升和污染膜表面微观形态的变化 ,对不同污泥浓度和膜通量条件下 ,一体式膜 生物反应器中膜污染过程进行了动态分析。结果表明 ,膜污染初期主要是水中溶解性物质在膜表面附着 ,随后污泥在膜表面沉积。溶解性有机物在膜面的附着 ,对膜过滤压差即膜过滤阻力的变化影响不大 ,而活性污泥在膜表面的大量沉积将导致膜过滤压差迅速上升。污泥浓度愈高 ,膜通量愈大时 ,活性污泥颗粒愈易在膜面沉积。通过停止进出水维持空曝气、降低反应器内污泥浓度或延长膜的停抽时间可以使沉积在膜表面的悬浮污泥脱离膜表面 ,从而使膜过滤能力得到很好的恢复。采用经典的膜污染模型对各运行阶段膜污染模式进行了分析 ,模型拟合结果与电镜观察结果基本吻合。     

膜生物反应器中的膜污染问题

本文主要论述了一体式膜生物反应器的膜污染问题 ,包括膜污染的数学模型、膜污染种类以及防止膜污染的设计与操作、膜清洗等。     

改性PES膜在MBR中膜阻力分析及膜污染机理研究

以聚醚砜(PES)、醋酸纤维素(CA)和纳米二氧化钛(TiO2)为膜材料,采用L-S相转化法制备共混改性PES膜。在24℃、0.2 MPa的操作条件下,制得的PES膜纯水通量为300 L/(m2.h)左右,CA改性PES膜为660 L/(m2.h)左右,TiO2改性PES膜为840 L/(m2.h)左右。通过膜生物反应器中膜阻力的测定,表明膜污染主要由浓差极化层及凝胶层引起的;通过活性污泥对膜污染机理的研究,判断出污泥的过滤过程基本符合沉积过滤定律。在MBR中运行时,改性PES膜稳定通量高于未改性膜,总阻力低于未改性膜;TiO2改性膜稳定通量高于CA改性膜,总阻力低于CA改性膜;通过扫描电镜分析,改性PES膜沉积层的厚度均比未改性膜薄,TiO2改性膜沉积层厚度小于CA改性膜,表明改性膜的抗污染性能提高了,TiO改性膜抗污染性能更优。     

叠式空气隙膜蒸馏组件膜污染实验研究

采用一种具有旋流结构的多层层叠式空气隙膜蒸馏膜组件,以20 g/L氯化钠盐水为热工质,考察在70℃条件下膜污染情况,实验结果表明,一个周期的连续运行和间歇性操作膜表面在高温下较快进入膜污染,8个周期后膜通量下降为初始通量的42%。膜表面有大量黄色附着物,电镜SEM分析显示,膜表面被不均匀堆积的颗粒状污染物及长方体结晶物覆盖,能谱EDS分析,污染物有极少量NaCl结晶的Na、Cl元素,还有O、C、Mg、Cu和Fe等元素。污染膜经5%盐酸溶液清洗后无机垢沉淀被去除,表观效果较好。     

厌氧膜-生物反应器中超声控制膜污染研究

研究了利用超声在线控制厌氧膜-生物反应器(MBR)膜污染发展的方法.结果表明,对于不使用超声而单纯采用水力控制的方法,当膜表面错流速度超过1.0 m/s时,可以有效控制膜污染的发展.对于利用超声控制膜污染,适于本试验系统的超声电功率范围在60～150 W之间.在150 W的电功率和0.75 m/s的错流速度下,利用超声可以有效控制厌氧MBR的膜污染发展,膜过滤阻力∑R可以稳定在5×1011 m-1左右一周以上,达到和单纯水力控制时,1.0 m/s以上的错流速度相当的污染控制效果.     

PTFE中空纤维膜直接接触式膜蒸馏过程抗污染性能

通过研究不同原水对直接接触式膜蒸馏过程的影响,考察了聚四氟乙烯膜对无机盐、胶体和有机物的抗污染性能。研究表明,在35 g/L氯化钠溶液的4倍浓缩过程中,PTFE膜的相对通量降低至0.72;与碳酸钙饱和溶液的浓缩过程相比,由于溶解度的差异,硫酸钙饱和溶液浓缩过程中晶体析出量更多,通量衰减也更为严重;浓缩硅溶胶时,二氧化硅单体聚合并吸附于膜面从而引起膜通量的衰减,随着浓缩的进行,料液p H值不断上升,使得胶体体系愈加稳定,浓缩到2.6倍后相对通量没有随着浓缩倍数的增加出现明显下降,维持在0.73左右;腐殖酸在水中表现出的亲水性和电负性使其难以在具有较强疏水性的聚四氟乙烯膜表面上形成滤饼层,浓缩过程中相对通量始终保持在0.9以上。     

浸没式膜-生物反应器污泥组分对膜污染的影响

研究基于中试规模的浸没式膜生物反应器长期运行的基础上,通过改变操作条件和工艺参数系统考察污泥组分对膜污染的影响。试验结果表明,泥龄10 d时，混合液悬浮固体、胶体物质和溶解性物质对膜污染阻力的贡献分别为24.1%、36.1%和39.8%；泥龄20 d时, 混合液悬浮固体、胶体物质和溶解性物质对膜污染阻力的贡献分别为43.9%、32%和24.1%；泥龄40 d时, 混合液悬浮固体、胶体物质和溶解性物质对膜污染阻力的贡献分别为50.6%、27.3%和22.1%。随着泥龄的增加,胶体物质和溶解性物质所形成的阻力之和在总阻力中所占的比例逐渐下降,但仍为膜污染的重要因素。     

真空膜蒸馏和膜吸收及其集成工艺处理高氨氮废水

采用PP中空纤维膜组件,对VMD(真空膜蒸馏)和MA(膜吸收)脱氨过程进行了研究。考察了料液p H值(9.0~11.0)、料液进口温度(20~50℃)对脱氨效率的影响。研究结果表明,VMD和MA脱除率分别达85%和99%以上。料液p H和料液进口温度对VMD脱氨效果的影响较大,提高料液p H和进口温度可以明显提高VMD的脱氨效率;料液p H对MA的脱氨效率影响较为显著。对2种膜工艺进行了技术集成,利用该集成工艺可达到99.96%以上的氨去除率,出水可达标排放,并且可以有效防止硫酸铵的二次污染。