中空纤维超滤膜处理聚合物驱采油污水中膜污染特性分析

聚合物驱采油污水中大量聚合物的存在影响了污水的性质,它对超滤膜的污染机理与一般采油污水不同。研究了超滤过滤模拟含聚合物污水过程中,聚合物浓度对膜通量的影响,通过对过滤实际原水污染膜纤维进行化学清洗以及污染膜表面和断面扫描电镜分析,优选化学清洗方案。在此基础上,采用优选的化学清洗方案对工程应用中的膜组件进行清洗。结果表明:随着聚合物浓度升高,膜通量衰减逐渐加剧;NaOH和十二烷基苯磺酸钠组合对聚合物污染清洗效果最佳,可恢复初始通量的75%;分析清洗后膜表面的扫描电镜图表明,原水中物质会在膜面累积形成稳定凝胶层并对膜造成不可逆污染。     

城市污水二级出水有机物分子量分布和亲疏水特性对纳滤膜污染的影响

分别采用分子量分级膜和XAD-8树脂,研究了污水厂二级出水中有机物分子量分布特征及不同分子量分布区间亲疏水有机物的相对含量,考察了分子量分布及亲疏水特性对纳滤膜透水性能的影响.结果表明,二级出水有机物中,小分子亲水性有机物含量最高,小于2k的有机物占总有机物含量的45.61%,其中亲水性物质占28.07%,疏水性物质占17.54%;不同特征的原水分别经纳滤膜过滤,分子量分布对膜污染影响较大,分子量小于30k时,分子量区间越小,比通量衰减越快,分子量大于30k时,分子量区间越大,比通量衰减越快,且分子量较小的有机物通量衰减程度大于分子量较大有机物;在分子量分布相同区间内,亲水性有机物的比通量衰减较慢,说明相同分子量时,膜对亲水性物质的截留率较低,而疏水性物质是引起膜通量衰减的主要原因.     

不同原水中膜污染物质的表征与确定

本文采用有机物的组分分析、相对分子质量分布及三维荧光等分析手段,研究了青草沙水库和滆湖原水的膜过滤通量的表现,探讨了膜污染的机理.试验结果表明,中亲组分有机物造成的微滤膜和超滤膜的通量下降最为严重,而疏水性有机物对通量的影响甚微.滆湖水对微滤膜的通量下降较青草沙水库水严重,而青草沙水库水对超滤膜的通量下降较滆湖水严重.膜污染机理的分析表明,微滤膜污染主要由膜孔堵塞造成,而超滤膜的通量主要受大分子有机物形成的滤饼层的影响.三维荧光分析表明,蛋白质类的有机物是造成膜污染的主要物质.     

微絮凝对腐殖酸超滤过程膜污染的减缓特性

以硫酸铝[Al_2(SO_4)_3·18H_2O]为絮凝剂,腐殖酸(humic acid,HA)和高岭土(Kaolin)水溶液为原水,研究微絮凝过程产生的不同絮体形态,对自制聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜过滤过程的影响.主要考察了微絮凝过程中絮体的特性(粒径大小及分布,分形维数)以及不同条件下形成的絮体形态对膜通量的影响,利用扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对污染膜的表面形貌进行表征,并测定了PVDF膜与有机污染物之间黏附力大小,来解析不同絮体形态对超滤膜的膜污染影响机制.结果表明,Al~(3+)以电性中和作用水解去除有机物,随着絮凝剂投加量的增加,絮体粒径不断增大,絮体的分形维数减小.膜通量衰减速率与絮体的粒径呈负相关,絮体粒径越大,膜通量衰减速率越小,超滤过程中形成的滤饼层越疏松,同时,较小分形维数的絮体引起的膜污染较轻,其膜通量恢复率也较高.PVDF-有机污染物之间的相互作用力大小与运行初期相应污染膜通量衰减速率呈正相关.当Al~(3+)投加量为5 mg·L~(-1),初始pH=7时,HA去除率为96.7%,膜通量衰减最小,通量恢复率达到88%.     

DOM纳滤膜污染及对膜截留卡马西平性能的影响

研究了天然原水中溶解性有机物(DOM)对HL和ESNA1-K两种纳滤膜造成的膜污染及其对膜截留卡马西平(CBZ)性能的影响.结果表明,DOM的存在造成了严重的膜污染和通量衰减.膜污染对CBZ截留率的影响与膜本身的特性和污染物特性有关,DOM通过在膜表面形成污染滤饼层和进入膜孔内部造成的膜孔堵塞,影响弱疏水性的CBZ从水中的分离,青草沙水库原水中的DOM引起的膜污染提高了两种纳滤膜对CBZ的截留效果,而太湖DOM造成的膜污染会降低CBZ的截留效果.研究还发现,中等相对分子质量(1 500~10 000)有机物会紧密地黏附在膜表面形成滤饼层,从而改变膜表面的疏水性能,小分子主要通过进入膜孔导致膜孔径堵塞.滤饼层的疏水性和浓差极化作用以及膜孔径的堵塞造成膜通量衰减并影响CBZ去除率.应用XDLVO理论对DOM造成的膜污染的分析结果表明,太湖DOM的疏水性明显强于青草沙DOM,其分子间的聚合自由能更负,与膜的黏附自由能更负,因而造成的膜污染和通量衰减更严重.     

膜生物反应器中膜过滤特征及膜污染机理的研究

以膜生物反应器处理市政污水,通过对活性污泥进行终端过滤来反映膜污染机理,实验表明,最初很短时间内膜污染受膜孔堵塞模型控制,之后受沉积层阻力模型控制,后一阶段是膜污染的主要控制阶段;膜的相对通量随过滤时间呈指数衰减趋势,压力越大,通量衰减越快;污泥沉积层存在压密过程,这一过程中的污泥比阻随压力增大而增大,并得到处理市政污水的污泥压密指数为0.807 8;阻力分布实验表明沉积层阻力占总阻力的90%以上,是膜过滤污染阻力的主要组成部分;活性污泥各组分对膜污染均有贡献,其中悬浮固体、胶体颗粒和溶质产生的阻力分别占87.98%、6.20%和5.82%;根据实验和计算结果,探讨了MBR处理市政污水过程中可能的膜污染机理.     

聚氯乙烯(PVC)/聚苯砜(PPSU)共混膜的研制

采用相转化法制备了PVC/PPSU共混膜,研究PVC/PPSU共混体系的相容性,共混比和聚合物含量对共混膜性能的影响,最佳共混膜与PVC膜及PPSU膜的水通量、抗拉强度的比较。研究结果表明:共混体系为部分相容体系,共混膜较PVC膜及PPSU膜在水通量、抗拉强度及污水过滤性能方面有较大程度提高,在共混比为5/5及聚合物含量为16%~22%时共混膜的综合性能较好。     

氧化铝陶瓷膜分离高浊度水试验研究

实验研究了氧化铝陶瓷膜处理高浊度水时膜通量衰减变化规律,发现运行初期膜通量衷减很快,后期衰减趋于平缓,总体成线性下降。对0.8μm、0.2μm、50nm 3种不同孔径的氧化铝陶瓷膜性能进行了比较,发现50nm氧化铝陶瓷纳滤膜处理高浊度水膜通量明显大于0.8μm和0.2μm氧化铝陶瓷超滤膜,而浊度和污染指数也较两者小。     

分离高浓度污泥产酸发酵液的自生动态膜形成机制

采用自生生物动态膜分离高浓度污泥发酵液,研究了动态膜的形成过程及其对污泥发酵液的分离效果.结果表明,自生动态膜的形成过程受污泥浓度的影响较小,污泥浓度仅影响初始膜通量,不影响稳定时的膜通量.膜通量随着滤布孔径和搅拌速度的增大而增大.动态膜的形成过程符合死端过滤模型,分别由以下4个过程构成:先通过与膜基材孔径相似的污泥颗粒堵塞膜基材孔,其后在膜基材上形成单层污泥,进而在膜基材上形成多层污泥,最后,大颗粒污泥继续沉积到污泥层上.动态膜形成后,对污泥颗粒和溶解性COD(SCOD)的截留率分别为98%和28%,对挥发性脂肪酸(volatile fatty acids,VFAs)的渗透率在82%以上,胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)中的蛋白质是动态膜的主要成分.     

聚丙烯腈/聚氨酯共混超滤膜的制备

以一定比例的聚丙烯腈和聚氨酯为膜材料,N,N-二甲基乙酰胺为溶剂,PEG4000为添加剂,采用相转化法制备超滤膜。研究了聚合物浓度、比例、凝胶浴的温度等对膜结构和性能的影响。结果表明:当聚合物的比例为8∶2、质量分数为14%时,性能最佳。水通量为634.95 L/(m2.h),截留率为90%;在10~30℃范围内,随凝胶浴温度的升高,膜的水通量增大。     

初始pH值对正渗透浓缩城市污水和回收磷的影响

为实现从城市污水中回收磷和水资源并同时减少后续处理反应器容积的目的,采用正渗透膜对城市污水进行浓缩,并探究城市污水的初始pH值对浓缩效果和磷回收的影响.首先采用合成城市污水进行正渗透浓缩试验,当提高原料液（FS）的初始pH值至9.5时,FS体积浓缩接近初始体积的1/10后,膜上及垫网上吸附磷含量约为其初始总量的44%,有利于磷的回收.当采用实际城市污水作为FS时,在初始pH值为9.5条件下进行浓缩后,污染膜面存在松散团聚的圆球颗粒,使得该条件下膜面污染物更易被洗脱,膜清洗后水通量高于不调节pH值条件下的水通量.膜原位超声清洗后,浓缩污水变为悬浊液,经静置沉降后收集沉淀物,其主要成分为CaCO₃、鸟粪石和磷酸镁类物质.当初始pH值为9.5时浓缩所得沉淀物中的CaCO₃和鸟粪石含量更高.调节城市污水初始pH值至9.5左右,对其进行三轮42h的连续运行浓缩后,污水的体积浓缩倍数约为8倍,磷回收率可达到63.9%.浓缩结束后,对膜先后进行原位超声清洗和碱洗加酸洗的化学清洗,清洗后膜通量约为初始通量的78%.浓缩后污水的pH值在8.5~9.1之间,且COD/TN值明显提高（从3.6至11.5）,有利于后续的生物脱氮除磷.     

电絮凝净化含聚污水影响因素研究

目的为保障油田正常安全生产,促进油田含聚污水的循环利用。方法采用电絮凝技术单因素研究方法开展净化含聚污水的静态实验研究,探讨外加电流密度、极板间距、初始pH及聚合物浓度等因素对净化效果的影响规律。结果当初始pH为7.0,电流密度为4.0 m A/m2,极板间距为1.0 cm,电解16 min时,综合处理效果最佳。此时,含油量与浊度去除率分别为98.85%,99.93%,处理每克油平均消耗为0.0494 g的Al,处理每立方米含聚污水的能耗为0.2895 k Wh。污水中的聚合物浓度越小,净化效果越好。结论中性处理,极板间距为1.0 cm,外加电流密度为4.0 m A/m2,通电16 min是最佳处理条件。     

浅谈污水处理过程中配制聚合物溶液粘度研究

45℃反应30 d内,120 mg/L稳定剂稳定处理后中十二站污水和未经处理的北1-J3-P49井口采出污水配制的聚合物溶液的粘度保留率89.2～107%,并随反应时间的延长粘度保留率值有增高的趋势。添加120 mg/L稳定剂聚驱具有代表性北1-Ⅱ污水站污水配制的1200 mg/L聚合物溶液,5～1000 S-1上、下行剪切速率条件下的抗剪切性能优于污水直接的聚合物溶液,且随反应时间的延长,添加稳定剂污水配制的聚合物溶液抗剪切性能相对污水直接配制的聚合物溶液更加显著,稳定剂稳定聚合物溶液效果良好。仅添加120 mg/L稳定剂污水配制的聚合物溶液,30 d的粘度保留率89.2～107%,稳定剂稳定污水配制聚合物溶液的效果良好,且5～1000 S-1上、下行剪切速率条件下的抗剪切性优于污水直接的聚合物溶液,可以推测添加稳定剂污水配制的聚合物溶液的实际调驱效果好于污水直接配制的聚合物驱替液。     

Advanced treatment of municipal wastewater by nanofiltration: Operational optimization and membrane fouling analysis

Municipal sewage from an oxidation ditch was treated for reuse by nanofiltration (NF) in this study. The NF performance was optimized, and its fouling characteristics after different operational durations (i.e., 48 and 169 hr) were analyzed to investigate the applicability of nanofiltration for water reuse. The optimum performance was achieved when transmembrane pressure = 12 bar, pH = 4 and flow rate = 8 L/min using a GE membrane. The permeate water quality could satisfy the requirements of water reclamation for different uses and local standards for water reuse in Beijing. Flux decline in the fouling experiments could be divided into a rapid flux decline and a quasi-steady state. The boundary flux theory was used to predict the evolution of permeate flux. The expected operational duration based on the 169-hr experiment was 392.6 hr which is 175% longer than that of the 48-hr one. High molecular weight (MW) protein-like substances were suggested to be the dominant foulants after an extended period based on the MW distribution and the fluorescence characteristics. The analyses of infrared spectra and extracellular polymeric substances revealed that the roles of both humic- and polysaccharide-like substances were diminished, while that of protein-like substances were strengthened in the contribution of membrane fouling with time prolonged. Inorganic salts were found to have marginally influence on membrane fouling. Additionally, alkali washing was more efficient at removing organic foulants in the long term, and a combination of water flushing and alkali washing was appropriate for NF fouling control in municipal sewage treatment.     

超滤膜分离性能的影响因素研究

以水通量，化学需氧量和细菌截留率为主要考核指标，考察了超滤膜分离性污泥混合液的影响因素，结果表明：ＰＥＳ膜适宜污水膜生物工艺使用：一定程度下，膜的截留分子量大，有利于水通量增加；膜的水通量随污泥浓度和滤纸过滤液ＣＯＤ浓度的提高面减少；滤纸过滤液ＣＯＤ浓度对膜水通量影响大于活性污泥浓度；截留分子量小的膜，水通量随压力的提高而上升。     

高COD浓度污水与洁净底泥作用的实验研究

通过底泥吸附和污水有机物降解实验 ,研究了高COD浓度污水与洁净底泥的相互作用。结果表明 ,洁净底泥对高COD浓度污水中的污染物具有吸附作用 ,且在起始段此作用较明显 ,但在后期的作用就下降很多。底泥固相量的增加可显著提高水相有机污染物的吸附去除率 ;但对于不同来源的污水 ,并非按照同一比例增加 ,污水性质显著影响底泥的有机污染物吸附量。污水中的有机污染物的生物降解由于其作用缓慢 ,在开始的阶段 ,对水相有机污染物的减少远没有底泥吸附所起的作用大 ;但在后期其累计的作用将明显显现出来     

基于膜特征参数变化的蛋白质超滤过程膜污染研究

为进一步研究多种蛋白质体系超滤过程的膜污染机制,采用切割相对分子质量为50×103的聚醚砜(polyethersulfone,PES)超滤膜,对溶菌酶(lysozyme,LYS)、牛血清蛋白(bovine serum albumin,BSA)、LYS+BSA等3种不同蛋白质溶液的超滤过程进行了研究.运用接触角仪、场发射扫描电镜(field emission scanning electron microscope,FESEM)、原子力显微镜(atomic force microscope,AFM)测定了不同污染阶段膜特征参数的变化.结果表明,超滤膜通量变化明显呈现3个阶段:初期(约0~5min)衰减迅速、中期(约5~60 min)衰减缓慢、后期(约60~120 min)趋于稳定;整个超滤过程中,LYS污染膜的通量衰减幅度最大,LYS+BSA次之,BSA最小.膜特征参数变化表明:LYS对膜的初期污染主要以膜孔窄化为主,中期污染由膜孔堵塞和膜孔窄化共同控制;BSA初期膜污染以膜孔堵塞为主,中期污染以膜孔窄化为主;滤饼层过滤是BSA、LYS后期膜污染的主要机制.LYS+BSA二元混合溶液中的LYS对膜污染的产生起主导作用.     

重力出流式膜生物反应器的膜通量及膜污染控制研究

采用新型的重力出流式膜生物反应器(MBR)处理生活污水和垃圾渗滤液,考察了其在长期运行过程中膜通量的变化规律及其影响因素.结果表明,该MBR能够在较低液位水头(8.5～15.0 kPa)的作用下连续出水,并获得较高的膜通量.处理生活污水时,平均膜通量为11.2 L·(m²·h)^-1;处理垃圾渗滤液时,平均膜通量为6.4 L·(m²·h)^-1.研究发现,污泥浓度对膜通量影响大小与曝气强度有关.当曝气强度小于400 m³·(m²·h)^-1时,膜通量随着污泥浓度的升高显著下降;当曝气强度大于400 m³·(m²·h)^-1时,膜通量几乎不受污泥浓度和曝气强度的影响.对膜的化学清洗试验表明,NaOH+NaClO溶液清洗效果最佳,膜通量可恢复至初始通量的85%以上.进一步研究表明,混合液中高浓度的溶解性胞外聚合物是MBR处理垃圾渗滤液时膜通量较低的主要原因.     

城市污水排放与浑河(沈阳段)水质相关性分析

首先,在论述沈阳市城市排水系统概况及"十五"期间沈阳市城市污水排放状况的基础上,对受城市污水排放影响较大的浑河沈阳沈大铁路桥至七台子桥,水质中主要污染物化学需氧量、氨氮浓度值和城市污水中化学需氧量、氨氮浓度值的变化情况进行了相关性分析;采用综合污染指数法和断面污染物通量计算方法,对该河段水质综合污染指数与城市污水入河污染物总量进行了相关性分析,同时,对断面污染物通量与城市污水入河污染物总量进行了相关性分析,从中可以量化得出城市污水排放与地表水水质的相关性.