粉末活性炭预沉积去除藻类有机物及其对膜污染的影响

以东海原甲藻分泌的藻类有机物（AOM）为研究对象,研究粉末活性炭预沉积和预吸附两种膜前预处理手段对海水中AOM的去除作用,对比分析AOM直接超滤、预沉积和预吸附后再超滤时膜通量、膜阻力分布、膜表面亲疏水性和粗糙度的变化,探讨粉末活性炭孔隙结构、沉积量对AOM去除效果及超滤膜污染的影响.结果表明,活性炭预沉积和预吸附能够提高超滤膜对含AOM海水中DOC和UV₂₅₄的去除率,预沉积对AOM的去除作用优于预吸附,介孔活性炭较微孔活性炭的预沉积效果更好,当介孔活性炭PAC2的沉积量为0.4g/L时,DOC和UV₂₅₄的去除率较直接超滤分别提高了25.1%和33.6%.紫外吸收比指数（URI）分析表明,活性炭预沉积和预吸附对有机物的去除作用具有选择性,AOM中芳香族物质较脂肪族羧基类物质更易被除去.粉末活性炭预沉积下AOM超滤时的滤饼层污染阻力（R_c）和膜孔堵塞阻力（R_p）较直接超滤分别降低了39.6%和81.2%,活性炭在超滤膜表面形成的滤饼层结构将AOM与超滤膜进行了隔离,能够减缓膜污染速率,对于控制膜的不可逆污染亦具有重要作用.     

直接超滤和混凝-超滤组合工艺的膜污染比较

利用滤饼层过滤模型和膜孔窄化模型，结合国产中空纤维超滤膜对提取的天然腐植酸进行直接超滤和混凝－超滤2种工艺的试验结果分析，表明混凝预处理基本消除了膜孔污染，并且大大降低了膜表面滤饼层污染阻力，从而使超滤保持高渗透通量。另外，与原水直接超滤相比，混凝－超滤组合工艺对溶解性天然有机物的去除率较高，DOC去除率从28％提高到53％，UV254去除率从40％提高到78％。     

预涂膜工艺应用于超滤膜系统

为提高超滤膜系统对污水处理厂二级出水中有机物和TN的去除效果,并降低超滤膜污染速率,改善超滤膜性能,分析了沸石粉、硅藻土2种预涂膜工艺在超滤膜系统中的应用效果. 结果表明:沸石粉/超滤工艺对超滤膜系统的膜通量恢复良好,反冲洗后能恢复到原来的膜通量;而硅藻土/超滤工艺中膜通量较初期下降0.01 L/(m2·h),对照组下降0.04 L/(m2·h). 沸石粉/超滤工艺对污水处理厂二级出水中COD_Cr、UV₂₅₄和TN的去除率分别为17.5%、13.5%和11.7%,相比对照组均有较大程度提高. 通过电镜扫描分析发现,沸石粉能够在超滤膜表面有效形成一层保护膜,降低有机物在膜表面的沉积,保障膜系统的高效率及长期稳定运行. 通过比较各实际运行工况效果并进行筛选,确定沸石粉为预涂膜工艺的最佳材料.      

长江原水臭氧-生物活性炭挂膜中试研究

为了探究面向长江水源的臭氧-生物活性炭深度处理工艺的挂膜技术,进行了长江原水常州段的臭氧-生物活性炭挂膜中试研究.结果表明,在挂膜前期,由于炭柱的物理吸附作用逐渐饱和,炭柱对DOC(溶解性有机碳)、UV_(254)和COD_(Mn)(高锰酸盐指数)的去除率逐渐降低,对氨氮几乎没有去除,在挂膜中后期,由于活性炭上生物膜逐渐成熟,生物降解起主导作用,有机物和氨氮去除率升高并趋于稳定.90 d后,炭柱对DOC、UV_(254)和COD_(Mn)这3个有机物指标的去除率分别稳定在30.64%、57.50%和30.00%以上,氨氮去除率稳定在88.93%左右,认为挂膜成功.扫描电镜图显示活性炭表面出现丰富的菌胶团,同时高通量测序也验证了活性炭中丰富多样的微生物群落结构.     

超滤膜净化微污染水效果及污染机理分析研究

粉末活性炭+超滤组合工艺(PAC-UF)对去除微污染水效果明显,实验结果表明此工艺对CODcr、NH3-N、UV254和浊度的去除率分别为80%~92%、40%~70%、71%~95%、95%~97%.在此基础上,进一步研究了不同材质和不同孔径超滤膜的膜污染行为,根据Hermia模型分析膜污染发现,三种材质超滤膜中,PVDF膜具有较好的抗污染性能;而不同孔径的超滤膜所对应的膜污染模型是不同的,分析膜污染模型发现,滤饼层阻力在膜过滤中占有重要地位.     

不同氧化剂降低膜污染效果的研究

采用不同的氧化剂预处理黄浦江原水后进行微滤膜(MF)膜过滤试验,考察预氧化对有机物的去除作用,及其对MF膜过滤特性的影响.结果表明,3种不同氧化剂对有机物的去除效果存在较大差别.臭氧投量在0.5~3.0mg/L范围内,臭氧对DOC和UV254的去除率最高分别为10%和71%;而氯和高锰酸钾对有机物的去除效果则较差.臭氧可将大分子有机物转变成小分子有机物,将大部分疏水性有机物氧化成亲水性有机物.这种有机物组成结构的改变对膜过滤特性产生影响,明显降低了膜污染,膜污染下降率最高可达到22.7%.氯和高锰酸钾的氧化性相对较弱,仅能去除少部分疏水性有机物,对膜污染有较小减缓作用,膜污染下降率最高分别为9%和8.5%.     

混凝-PAC-超滤膜工艺处理微污染原水的试验研究

混凝、粉末活性炭(PAC)与超滤膜联用对微污染原水中的浊度、有机物等有很高的去除率.经过550 min的连续运行后,其组合工艺的出水浊度仍稳定在0.350 NTU,对UV254和TOC的去除率稳定在60%和40%.通过对膜过滤特性的研究可知,组合工艺中超滤膜过滤性能经过短暂的快速下降阶段后一直处于较稳定状态.膜污染由小分子有机物引起.     

预臭氧化对MF膜处理黄浦江水的影响研究

采用预臭氧化处理黄浦江原水后进行微滤（MF）膜过滤试验,考察预臭氧化对有机物的作用,进而考察其对MF膜过滤特性的影响.结果表明,臭氧投量在0.5～3.0 mg/Ｌ范围内时,臭氧对DOC的去除率最高仅为10%,而对UV254的去除率最高可达71%.随着臭氧投量的增加,相对分子质量在2×10³～7×10³的有机物逐渐减少,而相对分子质量＜0.5×10³的有机物则几乎没有改变.臭氧可把部分疏水性有机物氧化成亲水性有机物,只有很少部分转变成无机物,这种有机物组成结构的改变影响了膜过滤阻力,进而改善了膜透水通量的效果.臭氧投量在0.5～3.0 mg/Ｌ范围内,存在一个最佳的臭氧投量1.5 mg/Ｌ,使膜通量达到最大值.这主要是由于在该臭氧投量下,臭氧化对有机物的组成结构的改变使膜过滤阻力达到最小.     

在超滤草浆黑液过程中膜阻力的分布

采用截留分子量30000,20000,10000和6000的超滤膜,对草浆黑液进行了超滤过程中膜阻力分布的研究.通过测定不同条件下膜样品的通量,对聚乙二醇标准物的截留率,指出在超滤黑液过程中各部分阻力的比例和超滤膜的分离特性的变化.各种膜样品的热重分析结果表明,膜污染是由微量有机物引起的污染.     

超滤工艺净化微污染原水的试验研究

采用混凝沉淀-超滤工艺对微污染原水进行试验,对组合工艺的除污染特性进行了研究。结果表明,组合工艺对浊度、颗粒物和藻类的去除效果非常好。出水浊度稳定在0.1NTU以下,水中粒径>2μm的颗粒数约19个/mL,藻类平均数量约为2.2×104个/L。在去除有机物方面,组合工艺对高锰酸盐指数、UV254和DOC的去除率分别为38.0%、15.2%和32.6%,其中对高锰酸盐指数的去除效果较为突出,出水高锰酸盐指数浓度为2.69~2.87mg/L。组合工艺去除的有机物是分子量大于3KD的大分子有机物,对小分子有机物去除效果不明显。其中,混凝沉淀主要去除了水中的疏水性有机物和亲水荷电有机物,超滤膜去除的有机物则以亲水中性有机物为主。在工艺运行期间,超滤膜的跨膜压差增加了约12.3%,跨膜压差的升高主要由被超滤膜吸附的小分子有机物产生。     

纳米二氧化硅改性聚酰胺复合膜及其抗污染性能

采用经3-氨基丙基三甲氧基硅烷（APTMS）修饰的纳米二氧化硅（SiNPs）,对正渗透聚酰胺复合膜（TFC）进行抗污染改性.在静电吸附作用下,APTMS-SiNPs可通过表面涂覆的方式接枝在带负电的TFC表面,以提高膜的亲水性和抗污染效能.改性后,大量纳米材料成功接枝在膜表面,膜表面的接触角降低了54%,而膜电位和表面粗糙度无明显变化.采用海藻酸钠作为代表污染物,对原膜和改性膜的动态污染行为进行探究,通过监测污染阶段的通量变化和膜表面滤饼层含量,发现改性膜在膜污染后期表现出优良的抗污染性能,最终通量衰减降低了28%,膜表面滤饼层含量减少了35%.改性膜的抗污染性能主要归因于APTMS-SiNPs带来的膜表面亲水性的大幅提高.     

预涂动态膜-生物反应器处理生活污水试验研究

采用孔径56um的工业滤布制作膜组件,以PAC作为预涂剂,组成预涂动态膜一生物反应器．对比预涂膜、未预涂膜和0．4um中空纤维膜的污染物去除效果和膜污染状况．试验结果发现,预涂动态膜．生物反应器不仅污染物质去除效果更好,而且预涂膜可以防止污染物质与微生物向膜材料表面和内部扩散,从而减轻膜污染,运行1128h后,操作压力仅上升至6kPa,并且只需刷洗,膜通量就可以恢复．无须消耗化学试剂．     

动态膜-生物反应器中新型预涂剂的抗污染特性研究

对动态膜技术中的预涂剂进行了拓展研究,通过聚乙烯醇(PVA)与戊二醛(GA)的乳化交联制备新型预涂剂——PVA微球,分析交联反应机理,并通过PVA微球对产生膜污染主要物质EPS的吸附实验分析其抗污染特性.结果表明,乳化交联过程中主要发生的是半缩醛反应,PVA胶团的羟基数量实质上没有大量减少,PVA微球仍然保持良好的亲水性能,而且其表面呈现的电负性能够对活性污泥絮体产生静电排斥作用, PVA微球对活性污泥中蛋白质和多糖的吸附率稳定且较低,分别为0 .543 mg·g^-1和0 .694 mg·g^-1,从微观上延缓了膜污染.预涂液中微球的粒径在1 .14 μm左右,其不同浓度的Zeta电位都小于-39 mV,具有良好的稳定性,能够快速稳定地沉积在多孔底膜的表面和孔道内壁上,试验中采用SEM分析了PVA微球及其在工业滤布内部纤维丝上形成动态膜的表观形貌.     

碳纳米管界面改性超滤膜的抗污机理解析

以碳纳米管(CNT)为核心改性材料,采用喷涂法对聚醚砜(PES)超滤膜进行界面改性,研究改性膜的抗污染性能.结果表明:改性膜经聚乙烯醇交联稳定后,呈现微弱的通透性降低和明显的亲水性提升,CNT交织网状层提高了界面粗糙度;在牛血清白蛋白(BSA)污染试验中,CNT-10改性膜的抗污性能最好,在20mg/L BSA试验后,...     

PES/PAN膜在MBR中膜污染机理及抗污染性能

采用液-固相转化法,以聚醚砜(PES)、氯化锂(LiCl)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为原料制备PES膜,并在体系中添加聚丙烯腈(PAN)制备PES/PAN膜。在操作温度25℃,操作压力90KPa条件下制得的PES/PAN膜、自制PES膜和商品PES超滤膜分别为222L/(m·2h)左右,130L/(m·2h)左右,82L/(m·2h)左右。通过膜生物反应器中膜阻力的测定,表明膜污染主要由沉积层引起的,另一方面长期运行膜孔堵塞也是阻力增大的原因。在MBR中运行时,PES/PAN膜、自制PES膜和商品PES超滤膜膜通量的衰减速率分别为0.2559L/(m·2h·min)、0.3366L/(m·2h·min)、0.3539L/(m·2h·min),PES/PAN膜通量衰减最慢;在MBR中运行15d后,经过化学清洗,PES/PAN膜、自制PES膜和商品PES超滤膜纯水通量恢复率分别为83.75%、63.58%、61.32%,PES/PAN膜通量恢复率最大,抗污染性优于PES膜。     

远程氩等离子体对聚醚砜膜表面性能的改性

采用双悬浮探针和电子自旋共振法定量对远程氩等离子体进行诊断,确定了电子、离子浓度和自由基浓度的分布,以预测表面改性的最佳区;利用远程氩等离子体对聚醚砜（PES）超滤膜进行表面改性,通过接触角测量、扫描电子显微镜和X射线光电子能谱分析改性前后膜表面结构和性能的变化,最后利用牛血清蛋白分离实验分析改性前后膜的分离性能和抗污染性能变化.结果表明,氩等离子体中电子、离子浓度沿轴向距离逐渐降低,在30cm后接近于0,而40cm处自由基浓度仍维持在90%以上,为可能的最佳表面改性区;在该区对PES超滤膜改性后,引入含氧基团和含氮基团,膜表面（O+N）/C原子比从0.18增大到0.46,增强膜表面极性;在最佳处理条件下,膜表面接触角从67°减小到18°,使膜表面亲水性能增强,抑制了电子、离子对膜的刻蚀作用;通过牛血清蛋白实验测定改性后膜污染率由70.3%减小到64.7%,抗污染性能提高.