本期推荐

正本期"水污染防治"栏目发表了《短流程膜工艺中紫外预处理对膜生物污染的影响》(丁燕燕,王兴,马百文,等)一文。该文在模拟实际运行工况的条件下,经过长期的小试实验发现,一定程度的紫外预处理可以有效解决短流程膜工艺长期运行中出现的生物污染问题。近年来,以超滤膜为核心的短流程膜工艺因其具有占地面积小、能耗低、净水效率高等优点而备受关注。然而,随之而来的膜污染问题却成为阻碍短流程膜工艺长期运行的瓶颈,因而限制了此项技术的进一步发展。作为一种物理消毒     

“气浮-生物陶粒-膜”组合工艺处理微污染湖水的运行特性

为了提高饮用水水质,将气浮、生物陶粒与膜进行有机组合,开发出"气浮-生物陶粒-膜"一体化工艺。采用该工艺处理高藻、低浊、有机物浓度较高的微污染湖水,对其运行特性进行研究。实验结果表明,该工艺对有机物和藻类均具有良好的去除效果,对浊度、色度、COD、氨氮、叶绿素a的平均去除率分别为97.6%、80.6%、69.6%、64.1%和94.4%。另外,该工艺表现出了良好的抗膜污染能力。实验开始时,跨膜压差约为2.2 k Pa;当实验运行至100 d时,跨膜压差仅为4.1 kPa。     

膜生物反应器中新型无纺布膜过滤特性及膜污染特征

通过无纺布和聚偏氟乙烯平板膜组件在相同操作条件下的对比实验，研究无纺布膜的过滤特性。结果表明，2种膜的膜生物反应器COD、氨氮平均去除率均＞90%。过膜压力变化表明在长期运行条件下，无纺布可适于作为膜生物反应器的过滤介质，其过滤机理为膜表面滤饼层形成动态膜，从而增强了膜截留能力。膜污染研究表明，无纺布膜阻力主要来自滤饼层（占总阻力的83.6%），经清洗后膜通量可恢复至94%。扫描电镜显示膜表面滤饼层较厚，结合膜阻力分析结果认为，该滤饼层对膜污染和可逆性影响较大。对膜表面和膜孔中胞外聚合物（EPS）的红外分析证实，其中含有蛋白质和多糖物质，而且组分分析表明蛋白质是膜污染物EPS中的主要组分，在膜孔中的含量比滤饼层中还高。     

电絮凝延缓陶瓷微滤膜污染

为提高陶瓷微滤膜净化微污染水源水时的产水量,采用电絮凝预处理工艺延缓陶瓷膜的污染。研究了电流密度、进水流量以及跨膜压差对组合工艺产水量的影响,结果显示,较之原水直接微滤,电絮凝预处理后膜产水量得到提升。其最佳运行参数为:电流密度1.5 m A/cm2,进水流量3 L/min,跨膜压差0.15 MPa。同时,比较了碱型、氧化型和配位型药剂清洗对膜污染的影响,结果表明,先用氧化型药剂清洗,再用配位型药剂清洗的方式膜通量恢复值最高。     

混凝对正渗透过程中抗生素去除特性及膜污染的影响

为探明混凝预处理对正渗透去除抗生素的影响以及混凝对后续膜处理的影响,选用PAC、FeCl_3、Al_2(SO_4)_3对正渗透原料液进行混凝预处理,考察了混凝预处理对正渗透水通量、NaCl返混通量、抗生素截留率及膜污染的影响。结果表明:混凝预处理对正渗透过程中膜污染程度的影响由原料液中HA残留量以及Zeta电位共同决定;经混凝预处理后,原料液中腐殖酸残留量越多,正渗透过程中所形成的滤饼层越厚,原料液Zeta电位绝对值越低,形成的滤饼层越密实。滤饼层的形态影响正渗透的浓差极化作用,进而影响正渗透的运行特性及抗生素的截留效果,同时决定了膜清洗的难易程度。     

粉末活性炭-超滤组合工艺对二级出水中污染物的去除及膜污染机制研究

采用粉末活性炭(PAC)-超滤(UF)组合工艺处理污水处理厂二级出水,探讨不同PAC投加量下PAC-UF组合工艺对溶解性有机物(DOC)及抗生素抗性基因(ARGs)的去除效果,分析PAC对UF膜污染的缓解机制。结果表明,与直接UF相比,PAC-UF组合工艺可有效降低出水DOC和ARGs含量;水中4种ARGs与微生物含量、整合子intI1、DOC浓度间呈显著相关关系,说明去除上述指标有助于削减不同类型ARGs;PAC可吸附水中小分子量有机物,提高膜比通量,改善UF膜的反冲洗效果,PAC投加量为20mg/L时效果最好;PAC投加量增加可使滤饼层变得致密,使UF膜的不可逆污染阻力下降,但总污染阻力增加;直接UF与PAC-UF组合工艺的膜污染主导机制均为滤饼层污染,其中PAC-UF组合工艺受滤饼层污染机制影响更大。综合考虑污染物去除及膜污染缓解效果,采用低投加量(20mg/L)的PAC-UF组合工艺处理二级出水最为适宜。     

基于Donnan分离的磷酸盐离子迁移与膜内分布

基于Donnan分离原理,研究磷酸盐离子在无电压条件下通过阴离子交换膜的迁移过程以及膜内磷酸盐的分布。结果表明,阴离子交换膜采用NaCl溶液浸泡预处理后,促进磷酸盐离子的第1步迁移过程,磷酸盐离子的迁移去除效果提高5%。受体液NaCl浓度是阴离子交换膜内磷酸盐含量的控制因素,其浓度从0.001 mol/L增加至0.1 mol/L时,膜内磷酸盐含量由0.077 mg/cm2降至0.002 mg/cm2。受体液NaCl浓度较高时,有利于促进磷酸盐离子的第3步迁移过程,且2层膜内磷酸盐含量的分布由给体液至受体液呈递减趋势。温度升高,低浓度受体液条件下膜内磷酸盐的含量增加,对高浓度受体液条件下膜内磷酸盐的含量几乎无影响。     

填料添加方式对MBR运行稳定性及膜污染特征的影响

为提高MBR的去除性能并延缓膜污染,采用复合型悬浮生物膜强化膜生物反应器(hybrid suspended biofilm enhanced membrane bioreactor, HSBE-MBR)处理生物制药废水,考察了填料添加方式对HSBE-MBR中典型污染物的去除特征、运行稳定性及膜污染特征的影响,并分析了膜污染机理。结果表明:缺氧区和好氧区添加填料时(工况1),TCOD、N H4+-N和TN平均去除率分别为91.61%、97.08%和79.40%;缺氧区、好氧区及膜区添加填料时(工况2), TCOD、N H4+-N和TN平均去除率分别为91.09%、 97.24%和83.66%。在上述2种工况下,HSBE-MBR对TCOD、N H4+-N和TN均具有良好的去除性能,且运行稳定性良好,工况2中TN去除率提高了4.26%。在工况1下,膜运行时间为0.02～8.17 d;在工况2下,膜运行时间为0.26～138 d。2种工况下的膜污染机理均以滤饼层污染为主,滤饼层阻力占比分别为94.7%和90.1%;膜区添加填料能够减缓膜表面滤饼层的形成,使滤饼层阻力降低8.07%;同时,混合液中溶解性微生物代谢产物(soluble microbial products, SMP)、松散结合EPS (loosely bound-EPS, LB-EPS)和紧密结合EPS (tightly bound-EPS, TB-EPS)浓度分别由(63.70±12.95)、(13.97±2.03)和(153.82±12.64) mg·g-1(工况1)降低为(31.77±3.17)、(9.11±0.40)和(78.12±18.92) mg·g-1(工况2)。粒度分布测定结果表明,膜区添加填料后,污泥平均粒径从31.35μm(工况1)增大至34.71μm(工况2)。根据污染物去除特征及膜污染特征,确定最优添加方式为在缺氧区、好氧区和膜区添加填料。上述研究结果可为提高MBR运行稳定性并改善膜污染提供参考。     

MBR的临界膜通量及其影响研究

采用通量阶梯式递增法测定了MBR的临界膜通量，研究了膜面气液两相流流速对临界膜通量影响，并考察次临界膜通量下MBR处理垃圾渗滤液的运行特性。试验结果表明，膜面气液两相流流速对临界膜通量影响较大，膜面气液两相流流速由0.9 m/s增至1.8 m/s，临界膜通量由12～14 L/(m²·h)增加至16～18 L/(m²·h)，两者呈显著正相关关系，相关系数为0.997。次临界膜通量下运行时，膜污染包括不可逆污染和可逆污染2个阶段：不可逆污染阶段以凝胶层污染为主，占总量的72%，而可逆污染阶段以滤饼层形成的阻力为主，占总阻力的68.5%。     

3种工艺处理南方某水库水的超滤膜污染

采用3种不同工艺处理南方某水库水,研究了各工艺中超滤单元运行情况和膜污染原因。对于水库原水直接超滤的工艺A,跨膜压差随运行时间的延长持续增长;对于投加混凝剂后的絮凝出水和沉淀出水再进行超滤的工艺B和工艺C,跨膜压差随运行时间的延长增长不显著。对比3种工艺进水/出水基本水质,浊度与无机金属类物质不是导致膜污染的主要因素。三维荧光光谱分析发现水库原水与絮凝和沉淀出水相比,有较高浓度的富里酸和腐殖酸类有机物。ATRFTIR分析表明含C—OH基团的腐殖酸类有机物会在直接过滤水库原水的超滤膜表面累积,是造成超滤膜不可逆污染的主要物质。对于该水库原水,投加混凝剂后不经沉淀的短流程工艺可有效减缓上述有机物造成的膜污染,具有一定的可行性。     

膜蒸馏处理糖精钠生产废水

采用直接接触式膜蒸馏(DCMD)工艺处理糖精钠生产废水。分析了经过活性炭吸附预处理前后,膜蒸馏连续循环运行的效果。实验结果表明,未经预处理的废水在膜蒸馏过程中,废水中所含有机物不仅导致膜材料的润湿,引起产水电导率升高及膜孔润湿,促进盐晶体在膜表面附着,使产水通量下降。经吸附预处理后,膜蒸馏过程中产水通量介于10.40～11.24 kg/(m2.h)。吸附预处理能有效减缓产水通量的衰减,提高产水水质。废水经过活性炭预处理后进行膜蒸馏浓缩处理,当浓缩倍数达到5倍时,通量保持在10.55 kg/(m2.h)左右;产水水质稳定,截留率在99.5%以上。研究结果表明,吸附-膜蒸馏工艺可以应用于糖精钠生产废水的回用处理,有明显的应用前景。     

环境污染与防治 网络版论文摘要

正平板膜生物反应器处理高COD制膜废水的连续化运行研究王思亮刘磊(贵阳时代沃顿科技有限公司,贵州贵阳550000)以COD和平板膜生物反应器(MBR)的跨膜压差为主要控制指标,对平板MBR的运行参数进行优化研究,并进行连续化运行。结果表明,在DO为2.5 mg/L、污泥质量浓度5 000~6 000mg/L、容积负荷4.5kg/(m~3·d)、曝气强度60m~3/h的最优化工艺下,系统可连续稳定运行30d。关键词平板膜生物反应器跨膜压差工业废水COD     

混凝剂品种对混凝-超滤联合工艺膜污染的影响

本实验以工业化学合成聚合硫酸铁混凝剂和自制生物聚合硫酸铁为例,考察了铁系混凝剂品种对地表水浊度、TOC和UV254的去除效果,混凝剂品种对混凝-超滤联合工艺处理地表水过程中超滤膜污染的影响。混凝实验结果表明,在10 mg/L(以Fe3+计)最佳投加量下,两类混凝剂对浊度、TOC和UV254的去除率基本相同。超滤膜污染实验结果表明,生物聚合铁预处理水样通量衰减速度略大于化学聚合铁预处理水样;膜污染阻力分析结果显示,随着循环次数的增加,工业化学合成聚合铁预处理水样造成的不可逆污染阻力逐渐增加,而生物聚合铁预处理水样造成的不可逆污染阻力却略有下降;膜污染机理分析表明,2组过滤过程的膜污染类型基本相似,由最初的膜孔堵塞过渡到最终的滤饼层污染。SEM分析表明,生物聚合铁预处理水样的膜污染较为严重。     

响应曲面法优化电絮凝—陶瓷微滤膜过滤工艺的研究

为提高电絮凝—陶瓷微滤膜(EC/CMF)工艺在净化微污染水源水时的产水量(以水量综合指标表征),在前期单因素试验的基础上,采用响应曲面法优化工艺条件,考察电流密度、进水流量、跨膜压差及各因素间的交互作用对EC/CMF工艺水量综合指标的影响,得到多元二次回归模型。经响应曲面法分析,EC/CMF工艺的最佳运行条件为电流密度1.63 mA/cm2、进水流量2.94L/min、跨膜压差0.15MPa,在此条件下,水量综合指标的计算值最大,为44.5%。方差分析结果显示,构建的回归模型可靠度、精确度高,电流密度和进水流量间的交互作用对水量综合指标影响显著。     

不同氨氮浓度对混凝-超滤组合工艺水质处理效果及膜通量的影响

我国地表水源污染物中氨氮是普遍存在的,且难以处理,实验选择混凝-超滤组合工艺,腐殖酸为NOM的代表物,通过考察污染物中氨氮不同含量水平的变化,考察氨氮含量对出水水质、通量下降和污染类型这3个方面的影响。结果表明,在给定实验条件下,氨氮含量由0.1 mg/L增大至0.5 mg/L时,加快了污染物在膜表面的沉积,最终导致出水有机物含量降低。PVDF和PVC膜的TOC去除率分别提高17.31%和23.21%,UV254去除率分别提高2.78%和11.72%,膜组件通量分别下降了3.51%和10.17%。考察膜污染类型,发现氨氮促进了标准孔堵塞和滤饼层形成,同时削弱完全孔堵塞和中间孔堵塞。     

厌氧膜生物反应器处理低浓度废水的运行效能及膜污染特性

针对厌氧膜生物反应器(AnMBR)成本高、膜污染严重的问题,构建了以不锈钢丝网作为膜材料的新型厌氧膜生物器并将其用于处理低浓度废水,探究了其稳定运行以及耐温度波动的能力。同时,对甲烷产量、跨膜压差(TMP)以及反应器出水中的COD和挥发性有机酸(VFAs)进行了监测和分析,并利用扫描电子显微镜(SEM)对膜污染进行了表征。结果表明:反应器的COD去除率稳定在93%以上;出水中的VFAs仅可检测到乙酸,且平均浓度低于10 mg·L~(-1);甲烷平均产率为0.28 L·g~(-1) (以COD计);当温度由35℃降到25℃时,反应器有较强的耐受能力;在66 d的运行期间内,TMP从0 kPa增长到20 kPa,膜阻最高为4×10~(12) m~(-1)。以不锈钢丝网为膜材料构成的新型AnMBR,出水效果良好、产能高、运行稳定。     

在线超声作用下流化床膜生物反应器的膜污染机制

在流化床膜生物反应器中引用在线超声技术来控制膜污染，考察了在线超声对污泥混合液特性的影响，探讨了在线超声作用下的膜污染机制。结果表明：在线超声流化床膜生物反应器的跨膜压差（TMP）增长速度明显慢于普通流化床膜生物反应器，可延长膜清洗周期约51％。在线超声作用下，污泥平均粒径降低约70μm，污泥胞外聚合物（EPS）含量增加（14±5）mg／g，混合液溶解性微生物产物（SMP）有所降低；同时，在线超声使得污泥浓度和混合液粘度降低，从而改善了混合液的过滤性，有助于膜污染的控制。分析表明，在线超声能够减少膜表面不可逆污染的发生，膜的主要污染机制为泥饼层污染。     

好氧硝化颗粒污泥膜生物反应器性能和膜污染研究

实验研究了好氧硝化颗粒污泥膜生物反应器AGMBR的处理性能,并将其与活性污泥膜生物反应器ASMBR进行对比,考察了颗粒污泥在减缓膜污染中所起的作用.好氧硝化颗粒污泥膜生物反应器AGMBR连续稳定运行102 d,系统具有良好的去除有机物和同时硝化反硝化能力,在进水COD和NH+4-N浓度分别为500和200 mg/L时,COD、NH+4-N和TN的去除率分别稳定在86%、94%和45%以上.颗粒污泥有效减缓了膜污染,延长了膜清洗的周期,AGMBR中的膜污染以膜孔堵塞为主,占总阻力的64.81%;滤饼层的阻力为2.1×1012m-1,远小于ASMBR中的16.07×10"m-1;膜清洗周期是相同条件下ASMBR的2.43倍以上;而且AGMBR内不断有新颗粒生成,维持了AGMBR系统性能和运行的稳定.     

在线超声对流化床膜生物反应器污泥混合液性能影响的研究

在流化床膜生物反应器中引入在线超声辐射来控制膜污染,超声功率为300 W、频率分别为中频(50 kHz)和中低频(50 kHz和25 kHz)混合频率,考察了在线超声对反应器内混合液性能的影响及对膜污染的控制效果。结果表明,中频超声辐射不会对反应器内混合液的污泥浓度和粘度产生显著影响,而中低频超声辐射会降低混合液的污泥浓度并造成混合液粘度的升高。2种频率的超声辐射对污泥混合液的过滤性能和污泥活性都有一定的改善作用。连续运行26 d和29d后,在中频和中低频超声辐射的作用下,超声流化床膜生物反应器比普通流化床膜生物反应器的跨膜压差分别低8 kPa和14 kPa,说明2种频率的在线超声均可显著延缓膜污染。     

陶瓷膜处理含镍电镀废水

研究了平均孔径分别为0.8μm和0.5μm的陶瓷膜对含镍电镀废水在p H为9时的微滤过程,考察了操作时间、跨膜压差、错流速度、温度和浓缩因子对膜通量和镍截留率的影响,探究了陶瓷膜的清洗行为及该微滤过程的数学模型。结果表明:随操作时间延长,膜通量先迅速下降,然后基本不变;随跨膜压差增大或错流速度增大,膜通量上升至趋于稳定;温度升高使得膜通量增大。0.8μm膜适宜操作参数为跨膜压差0.12 MPa、错流速度3.0 m/s和温度30℃;0.5μm膜适宜操作参数为跨膜压差0.14 MPa、错流速度3.4 m/s和温度30℃。在浓缩过程中,膜通量快速下降至平缓阶段,再较快降低,镍截留率约为99%;采用质量浓度0.15%盐酸清洗,0.8μm污染陶瓷膜能使其通量恢复到新膜通量的98%,而0.5μm污染陶瓷膜能恢复到新膜通量的97.5%;该微滤过程符合修正后的完全堵塞数学模型。