印染废水反渗透脱盐系统运行性能及膜污堵特性

反渗透(RO)脱盐工艺对实现印染废水再生利用具有重要的意义.膜污堵却制约了RO工艺应用.对广东省某工业园区印染废水RO脱盐系统运行性能及膜污堵特性进行了研究.结果表明,印染废水生化处理出水经臭氧氧化-砂滤-超滤(UF)预处理后,RO进水COD平均浓度为12.4 mg·L~(-1),浊度1 NTU.RO系统脱盐率稳定在98%,RO产水高锰酸盐指数约为0.7 mg·L~(-1),浊度约为0.12 NTU.但RO系统运行3 a后,跨膜压差高达0.6 MPa,产水量下降至120 m~3·h~(-1),且不能通过化学清洗恢复,在RO膜面沉积了不可逆的污堵物.RO膜面的有机物占总污堵物干重的(53.5±0.2)%,无机物占(46.5±0.2)%,RO膜面有机污堵与无机污堵贡献相近.Si、Al与Ca是RO膜面主要的无机元素.碱液(Na OH溶液)对沉积在RO膜面的Si与Al及有机物提取效果较好.     

集成膜分离法在城市污水深度处理中应用的研究

以城市生活污水处理厂二级生化出水作为膜分离系统的进水,分别采取"237NF+RO","A195NF+RO"和"N236NF+RO"等3种集成膜分离法深度处理该污水,从中优选出1种工艺深入考察各单元膜的运行工况.结果表明:237NF纳滤阶段的最佳膜运行参数为:膜进口压力为0.5 MPa,水回收率为10%,膜运行温度为30℃,原料浓缩倍数为8～10倍;RO反渗透阶段的最佳膜运行参数为:膜进口压力1～1.3 MPa,水回收率7%,膜运行温度30℃,原料浓缩倍数10倍.在各自最佳运行工况下的最终RO膜渗透液的水质符合<城市污水再生利用>系列标准.     

反渗透膜去除微量有机污染物的研究进展

随着工业化和城市化进程加快,水源污染与水资源短缺问题日渐突出.农药、内分泌干扰物、药物和个人护理产品等微量有机污染物（TrOCs）目前已广泛应用于生产生活,排入环境可能会产生生态和人群健康风险,因而得到国内外学者的高度关注.反渗透（RO）作为一种高效膜分离技术,目前已广泛应用于饮用水净化、污水再生利用、废水深度净化等领域.RO膜结构较为致密,可有效去除水中微生物、溶解性离子和有机物,在去除控制TrOCs方面也可能发挥关键作用.本文旨在系统总结RO膜去除TrOCs方面的主要研究进展,以有机物与膜材料之间的界面相互作用为基础,总结去除性能、影响因素和分离机制,进一步从膜材料选择、膜结构优化等角度探讨提高TrOCs去除效果的可行途径.去除水中TrOCs对于解决水资源污染和短缺问题具有重要意义,而RO技术将在去除TrOCs方面发挥越来越重要的作用,为人类生活生产提供清洁、可持续的水资源.     

循环水排污水反渗透系统中溶解性有机物特征及其影响研究

循环水排污水回用是降低火电厂单位发电水耗与促进电厂水系统近零排放的关键.本研究以我国北方某电厂循环水排污水深度处理与回用系统为对象,针对夏季严重污堵的问题,分析了春、夏两季系统运行效能与溶解性有机物（DOM）变化特征及其对系统的影响.研究发现,系统预处理段运行效果较差,脱盐与COD的去除集中在反渗透（RO）段,导致RO系统污堵严重且夏季尤为明显,有机物是导致春、夏季水质差异的重要因素.进一步分析发现,排污水处理系统中DOM主要组分为蛋白质类、腐殖质类和可溶性微生物代谢产物类有机物;夏季RO过程的DOM腐殖化程度（HIX夏-RO1=0.620>HIX春-RO1=0.538）、组分复杂度、有机物聚合度均高于春季,从而造成系统夏季更为严重的污堵.夏季循环冷却系统及循环水排污水处理系统中的微生物和藻类的生长是有机物特性变化与夏季膜污堵的关键原因.因此,提升预处理段的运行效能、优化药剂投加策略、加强对DOM和微生物的控制是解决夏季系统污堵及稳定系统效能的关键.     

臭氧-混凝-聚四氟乙烯中空纤维膜集成工艺研究

研究了臭氧-混凝与聚四氟乙烯中空纤维膜集成工艺对有机物的去除及其膜污染特性。实验以聚铝为混凝剂,膜孔径为0.12μm,膜面积为6 m2。结果表明:O3投加量3.0 mg/L时膜污染下降率达24.4%;同时臭氧可促进工艺对有机物的去除,投加臭氧后消毒副产物前体物和UV254去除率增加了1倍,DOC的去除率由30%升高至44.7%,分子量为800~3 000 Da的大分子有机物转化为300~400 Da的小分子有机物。     

SPG膜微气泡曝气生物膜反应器运行性能影响因素研究

SPG膜微气泡曝气生物膜反应器是微气泡曝气与废水好氧生物处理结合的可行方式.本研究采用SPG膜微气泡曝气生物膜反应器处理模拟生活废水,探讨运行条件、SPG膜污染及膜孔结构变化等因素对系统运行性能的影响.结果表明,空气通量、进水有机负荷、填料类型及床层孔隙率对COD去除性能影响较小,各运行条件下COD平均去除率保持在80%～90%.随着空气通量降低或进水有机负荷提高,溶解氧(DO)浓度显著下降,造成氨氮去除性能恶化,其平均去除率可由80%～90%降至20%～30%;同步硝化反硝化过程受此影响,总氮(TN)平均去除率也由30%～40%降至20%左右.此外,采用环形填料并提高床层孔隙率,有助于改善污染物去除性能.低空气通量或高进水负荷条件下,微气泡曝气的氧利用率接近100%.长期运行中,SPG膜表面生物膜生长及有机物累积会造成SPG膜污染,而在线清洗中碱性NaClO溶液侵蚀SPG膜孔结构,使SPG膜的平均孔径及孔隙率显著增大,从而影响SPG膜空气通透性.     

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%.     

混凝处理防止膜污染的作用与机理

通过膜过滤混凝上清液的方法 ,并比较膜进水和透过水中有机物相对分子质量分布的变化 ,探讨了混凝防止膜污染的作用和机理 .结果表明 ,相对分子质量大于 10 0 0的有机物是造成膜污染的主要因素 ,而相对分子质量小于 10 0 0的有机物对膜污染的影响较小 .尽管混凝能有效地去除相对分子质量较大的有机物 ,但混凝防止膜污染的效果与其投加量有密切的关系 .较低的混凝投加量 (2 5mg·L- 1 )防止膜污染的效果较差 ,较大的投加量 (>5 0mg·L- 1 )防止膜污染的效果较好 .UV2 54能更好地反映有机物对膜污染的影响程度 ,如何有效地去除这类有机物是防止膜污染的关键 .混凝防止膜污染的效果与去除相对分子质量大于 10 0 0的UV2 54的程度密切相关 .试验结果表明 ,混凝去除这类有机物的效果达到 5 0 %时 ,可有效地防止膜污染     

AnMBR-A-MBR和A2-MBR工艺处理焦化废水效果与急性毒性物质特征对比

焦化废水含高浓度难降解有机物,生物处理是应用最为广泛的方法.为探索并提高焦化废水生物处理的去除效果,采用实验室构建的厌氧膜生物反应器/缺氧/好氧膜生物反应器(An MBR-A-MBR)与厌氧/缺氧/好氧膜生物反应器(A~2-MBR)工艺处理实际焦化废水,对比了两套处理工艺在最佳工况下稳定运行对主要污染物的去除效果和对不同污染负荷的稳定性.采用固相萃取和组分分离、发光细菌Q67测试和三维荧光扫描等手段,对二者各级出水的急性毒性分布和变化以及毒性物质特征进行了研究.结果表明,An MBR的有机污染物去除率为15.3%,显著高于A~2-MBR系统的厌氧段(3.4%),An MBRA-MBR系统能够抵抗更高的污染负荷.An MBR-A-MBR系统各级出水的急性毒性均明显低于A~2-MBR系统,二者毒性当量总去除率分别为85.2%和79.2%.各级出水中极性组分的急性毒性最强,极性和弱极性组分贡献了绝大部分毒性当量.各级出水的急性毒性主要来自Ⅱ区芳香族蛋白类似物,且Ⅱ区芳香族蛋白类似物可能是极性组分中主要的急性毒性物质.     

生物铁法-SMBR性能的研究

为提高膜生物反应器的处理效果和减轻膜污染,将生物铁法与一体式膜生物反应器相结合,提出了生物铁法-SMBR.利用生物铁法-SMBR处理模拟印染废水并与普通SMBR进行平行对比试验.结果表明,生物铁法-SMBR在提高处理效果、减轻膜污染、改善污泥性能方面具有明显优势.在容积负荷比普通SMBR平均高25%的情况下,生物铁法-SMBR对COD、染料和NH₃-N的去除效率分别高1.0%、9.5%和5.2%.在膜通量均值比普通SMBR提高25%的情况下,压差只有后者的36%.在不排泥的条件下,生物铁法-SMBR稳定运行天数是后者的2.5倍.生物铁法-SMBR污泥絮体疏松多孔、呈团粒状、颗粒大,平均粒径是后者的3.10倍,系统中存在大量原、后生动物,污泥比耗氧速率SOUR是后者的1.23倍.     

高锰酸盐复合药剂预氧化缓解超滤膜藻类污染的中试研究

通过中试试验考察了高锰酸盐复合药剂(PPC)预氧化强化混凝/沉淀/超滤的组合工艺的除藻效能以及PPC预氧化对藻类引起的膜污染的缓解作用,并对其机理进行了探讨.试验结果表明,投加0.6mg·L-1PPC能使预处理阶段对藻类的平均去除率提高约28%.组合工艺处理高藻水时,PPC预氧化通过强化预处理,降低膜表面的污染负荷,对藻源污染物引起可逆和不可逆污染均具有一定的缓解作用.化学清洗试验结果表明,碱洗对超滤膜TMP恢复效果远远强于酸洗,因而有机物是超滤膜处理高藻水时的主要污染物质.     

半导体行业废水的反渗透膜污堵机制与控制策略

半导体行业是我国大力发展的高精尖产业,废水产生量大、再生处理难度高.半导体行业废水再生处理过程中,反渗透(reverse osmosis, RO)是重要的污染物去除单元,但面临的膜污堵问题严重影响了其效率与经济性.本文梳理了半导体行业废水的种类与典型污染物,总结了半导体行业废水导致反渗透膜污堵的主要机制及控制手段,提出了针对半导体行业废水特点的膜污堵控制策略.半导体生产的不同工序会产生多种废水,包括含氟废水、含磷废水、含氨废水、重金属废水、有机废水与酸碱废水等.废水中污染物种类多且可生化性普遍较差.通常,不同种类废水分类经分质收集后,进行相应的预处理,之后部分合流处理并进入RO系统.半导体行业废水中的金属离子或氟离子易在反渗透膜面形成无机结垢,表面活性剂易形成有机污堵.反渗透膜污堵可通过预处理、膜清洗与运行条件调控等手段进行控制,如超滤、EDTA清洗剂与pH调节等,但大部分现有手段对半导体行业废水造成的污堵控制能力有限.建议未来开发针对关键污染物的预处理技术与定制化的膜清洗方案;并结合半导体生产工序,提出针对污染物关键相互作用关系的废水收集与再生处理整体策略.     

染整废水深度处理纳滤工艺膜污染成因分析

为调查棉针织染整废水纳滤脱盐系统膜污染的类型和成因,使用电感耦合等离子发射光谱仪、扫描电子显微镜-EDX能谱仪、傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪、高倍光学显微镜和X射线荧光光谱仪,从膜进水水质、膜过程污染状况和膜清洗效果等三方面进行了联合互补检测和综合分析.结果表明,棉针织染整废水脱盐过程中纳滤膜的污染类型包括无机污染、有机污染和微生物污染;干燥(105℃)的污染物成分组成中结合水所占质量分数约8.2%,有机成分所占质量分数约41.0%,无机成分所占质量分数约50.8%;在无机污染物中铁盐污染较为突出,有机污染物所包含的主要官能团为—OH、—CH和—CC,微生物污染物中包含原生动物和后生动物;短期膜污染和长期膜污染分析结果表明有机污染和微生物污染的形成需要长时间的累积效应;纳滤膜清洗试验结果表明,有机污染和微生物污染是引起膜通量下降的主要原因,两者对膜通量影响的贡献率约53.3%.     

太湖原水中膜污染物质的确定与表征

采用混凝沉淀和浸没式微滤膜联用技术处理太湖原水,考察组合工艺中的有机物亲疏水性和分子量分布变化,并分析化学清洗水的有机物组分,以期确定造成膜污染的主要物质成分.结果表明,混凝预处理可有效去除大分子的亲水性有机物,这类有机物仅能导致可逆污染,而中等和小分子的有机物会导致不可逆污染.此外,三维荧光光谱表明与膜污染关系最密切的2个区域为:λex=230nm/λem=330~350nm (区域Ⅰ)和λex=280nm/λem=300~350nm (区域Ⅳ),其对应的胞外蛋白质类有机物和溶解性微生物产物(SMP)是造成微滤膜不可逆污染的主要物质.     

AF-MBR处理海水养殖废水性能及膜污染特性

为了考察缺氧滤池-膜生物反应器（AF-MBR）对海水养殖废水的处理效果,在膜生物反应器中投加聚氨酯悬浮性填料,并以独立运行的膜生物反应器作为对照.结果表明,组合反应系统的总氮去除率和总有机碳（TOC）去除率分别为92%和90%,高于对照膜生物反应器的86%和85%.并且,前置缺氧滤池和填料的投加也明显缓解了膜污染.通过对两个反应器提取的溶解性微生物产物（SMP）和细胞胞外聚合物（EPS）进行红外光谱和三维荧光光谱的测定,确定了蛋白质和多糖为主要的膜污染物质,并且膜污染物质的减少缓解了膜污染现象.     

SPG膜表面润湿性对膜污染和化学耐受性的影响

SPG膜微气泡曝气系统可应用于废水好氧处理,SPG膜污染以及其对化学清洗的耐受性是影响其应用的重要因素.本研究在采用在线化学清洗的微气泡曝气生物膜反应器中,考察了SPG膜表面性质对膜污染及化学耐受性的影响.结果表明,在长期运行过程中,SPG膜表面润湿性对膜污染和化学耐受性具有明显影响.膜表面污染层主要是有机污染,而疏水性膜抗有机污染能力较强.使用在线化学清洗时,碱性次氯酸钠溶液对亲水性膜腐蚀严重,膜孔径和孔隙率显著增大.疏水性膜抗碱性次氯酸钠溶液化学腐蚀能力较强,膜孔结构仅有轻微改变,但是疏水性膜表面疏水官能团易被氧化,使得膜表面润湿性下降.同时,疏水性膜在氧传质、污染物去除和降低能耗等方面具有优势.因此,疏水性SPG膜适用于微气泡曝气废水好氧生物处理.     

Fouling distribution in forward osmosis membrane process

Fouling behavior along the length of membrane module was systematically investigated by performing simple modeling and lab-scale experiments of forward osmosis （FO） membrane process. The flux distribution model developed in this study showed a good agreement with experimental results, validating the robustness of the model. This model demonstrated, as expected, that the permeate flux decreased along the membrane channel due to decreasing osmotic pressure differential across the FO membrane. A series of fouling experiments were conducted under the draw and feed solutions at various recoveries simulated by the model. The simulated fouling experiments revealed that higher organic （alginate） fouling and thus more flux decline were observed at the last section of a membrane channel, as foulants in feed solution became more concentrated. Furthermore, the water flux in FO process declined more severely as the recovery increased due to more foulants transported to membrane surface with elevated solute concentrations at higher recovery, which created favorable solution environments for organic adsorption. The fouling reversibility also decreased at the last section of the membrane channel, suggesting that fouling distribution on FO membrane along the module should be carefully examined to improve overall cleaning efficiency. Lastly, it was found that such fouling distribution observed with co-current flow operation became less pronounced in counter- current flow operation of FO membrane process.     

Chemical cleaning of fouled PVC membrane during ultrafiltration of algal-rich water

Cleaning of hollow-fibre polyvinyl chloride (PVC) membrane with di erent chemical reagents after ultrafiltration of algal-rich water was investigated. Among the tested cleaning reagents (NaOH, HCl, EDTA, and NaClO), 100 mg/L NaClO exhibited the best performance (88.4% 1.1%) in removing the irreversible fouling resistance. This might be attributed to the fact that NaClO could eliminate almost all the major foulants such as carbohydrate-like and protein-like materials on the membrane surface, as confirmed by Fourier transform infrared spectroscopy analysis. However, negligible irreversible resistance (1.5% 1.0%) was obtained when the membrane was cleaning by 500 mg/L NaOH for 1.0 hr, although the NaOH solution could also desorb a portion of the major foulants from the fouled PVC membrane. Scanning electronic microscopy and atomic force microscopy analyses demonstrated that 500 mg/L NaOH could change the structure of the residual foulants on the membrane, making them more tightly attached to the membrane surface. This phenomenon might be responsible for the negligible membrane permeability restoration after NaOH cleaning. On the other hand, the microscopic analyses reflected that NaClO could e ectively remove the foulants accumulated on the membrane surface.     

混凝对微滤膜处理含磷废水的影响

采用直接微滤和混凝-微滤2种工艺对高浓度含磷废水进行了处理.结果表明,混凝预处理减轻了膜孔堵塞污染,改善了膜表面沉积层的存在形态,提高了膜的渗透通量;与原水直接微滤相比,混凝-微滤组合工艺改进了出水水质,磷酸盐的去除率从11.0%提高到99.7%,出水满足国家一级排放标准;经过相同方法清洗后,混凝-微滤工艺的膜通量能恢复到初始通量的90%以上,而直接微滤工艺的膜通量只能恢复到初始通量的72%.