正渗透膜过滤特性及污染物截留性能

采用Na Cl为汲取液溶质,研究正渗透膜分离过程中膜朝向、汲取液溶质浓度和错流速率对膜过滤性能的影响,以及正渗透膜对Na Cl、生活污水和垃圾渗滤液的污染物截留性能。结果表明,活性层朝向汲取液(AL-DS)时水通量(Jw)明显大于活性层朝向原料液(AL-FS)时,但随时间下降较快;Jw和溶质反向扩散通量(Js)均与汲取液溶质浓度正相关,但非线性增加,原因与内浓差极化有关;Jw同样与错流速率正相关,但随错流速率增加不明显。以葡萄糖为汲取液溶质时,正渗透膜对Na Cl的截留率能够达到90%以上。相同汲取液浓度下,处理生活污水时的Jw略大于垃圾渗滤液。正渗透膜对2种废水的污染物截留效果均较好。处理生活污水时,总有机碳和总氮的平均截留率分别为82%和90%以上;处理垃圾渗滤液时则分别能达到77%和95%以上。正渗透膜对渗滤液中的二价离子(钙、镁)的截留率达到98%以上。     

3种正渗透膜对水中卡马西平的截留

采用3种商业正渗透膜对污水中的卡马西平进行截留,研究了膜活性层朝向、汲取液浓度、流速和汲取液溶质对卡马西平截留效果的影响。结果表明,活性层朝原料液的正渗透(FO)模式对卡马西平的截留效果要优于活性层朝向汲取液的模式。3种膜对卡马西平的截留率随着汲取液浓度的升高有所提高,但高浓度的汲取液时增幅并不显著且会引起严重的盐返混。NaCl是截留卡马西平最适合的汲取液溶质,对卡马西平的截留率随着水通量增加而增加,但是过高的盐返混可能导致卡马西平截留率的下降。醋酸纤维素聚酯网膜是所选3种膜中对卡马西平的截留率较高的膜。这些实验结果可为FO应用于卡马西平废水的处理提供参数。     

混合无机盐汲取液在城市污水正渗透浓缩技术中的应用

为实现浓缩城市污水以提高其资源化价值,构建了正渗透膜污水浓缩系统,研究了其对南方低浓度城市污水的有机污染物浓缩效果和膜污染特性。结果表明:使用含有1.6 mol·L~(-1) MgCl_2和2.4 mol·L~(-1) NaCl混合汲取液浓缩城市污水时,正渗透膜的水通量可达到27 L·(m~2·h)~(-1);南方城市污水浓缩6倍以上可满足后续资源化处理要求,浓缩后的TOC、COD、总磷、氨氮的平均回收率分别达到96.3%,95.72%,99%和90.4%;浓缩过程中膜污染较轻,采用化学清洗,水通量恢复率较物理清洗更高。以上结果为正渗透浓缩城市污水中混合无机盐汲取液的研究提供参考。     

基于乙酸根离子的有机化肥作为正渗透膜反应器的汲取液缓解反应器中的盐积累

为解决正渗透膜反应器中盐积累的问题,选取乙酸铵(NH_4C_2H_3O_2)、乙酸钠(NaC_2H_3O_2)和乙酸钾(KC_2H_3O_2) 3种基于乙酸根离子的有机化肥作为正渗透膜反应器的汲取液,并将其与硫酸铵((NH_4)_2SO_4)、氯化钠(NaCl)和氯化钾(KCl) 3种其对应无机离子汲取液的正渗透(FO)工艺性能和正渗透膜生物反应器(OMBR)工艺性能进行比较。通过工艺水通量和盐含量的测定,生物反应器内COD、铵态氮和硝态氮含量的测定,污染后膜表面的SEM分析,评价了基于乙酸根离子的有机化肥作为正渗透膜反应器的汲取液对反应器内盐积累和膜污染的影响。结果表明:在FO工艺中,乙酸铵、乙酸钠和乙酸钾在0.6 mol·L~(-1)浓度下的平均水通量分别为10.30、11.07和12.73 L·(m~2·h)~(-1),低于其对应的无机离子汲取液的水通量;在OMBR工艺中,乙酸铵、乙酸钠和乙酸钾有机化肥作为汲取液可以显著减缓反应器内盐度的积累。此外,当基于乙酸根离子的有机化肥作为正渗透膜反应器的汲取液时,生物反应器中微生物的生物活性更高,虽然这更容易造成膜污染,但可以有效地去除有机物和氮磷营养物质。研究可为正渗透生物反应器的实际应用提供参考。     

耦合微滤膜的正渗透膜生物反应器的构建及其运行性能

针对目前正渗透膜生物反应器(OMBR)存在的盐度积累问题,借助微滤(MF)膜允许溶解性盐透过的特性,开发了基于MF和正渗透(FO)技术的新型膜生物反应器(MFO-MBR)。实验以MFO-MBR为依托,选取性能优良的聚酰胺(TFC)材质的FO膜,考察工艺处理模拟生活污水过程中的运行性能。结果表明,由于MF的引入,MFO-MBR的盐度被控制在1.7 m S·cm~(-1)左右。正是由于MFO-MBR中的低盐度环境,FO膜的通量得到了提升,最终稳定在6.5 LMH左右。虽然MF的出水劣于FO膜的出水,但是可以直接用作城市杂用水,而FO膜出水中TOC和NH_4~+-N的去除率分别高达96%和98%。TFC污染膜面含有总细胞、蛋白质、ɑ-D-吡喃多糖及β-D-吡喃多糖等有机和生物污染物,且以微生物和蛋白质为主。盐度积累导致的渗透压差的减小是常规OMBR通量衰减的主要原因,而膜污染尤其外部污染则是MFO-MBR通量衰减的主因。     

无机陶瓷膜处理油田采出水

针对陶瓷膜在油田采出水处理过程中操作参数的选择及污染机理进行了研究。通过现场实验,分析了不同的操作参数对膜通量的影响,陶瓷膜对含油量及悬浮物的去除效果,膜阻力组成及膜污染清洗方法。实验结果表明,在确定出水水质达到低渗透油田注水水质A1级标准条件下,陶瓷膜过滤最佳操作条件为:跨膜压差0.16 MPa、温度50℃、膜面流速5.0 m/s。同时发现,NaOH和HNO3联合清洗有助于恢复膜通量。     

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。     

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%.     

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%。     

温度对正渗透工艺性能的影响

正渗透技术是一种以渗透压差为驱动力的新型膜分离工艺。温度是影响正渗透过程的关键因素。为考察温度在工艺运行中的重要作用,研究了温度对正渗透膜特性及工艺性能的影响,探讨通量衰减机制。结果表明,温度影响汲取液动态稀释、浓差极化和膜污染等的效应程度,进而影响正渗透性能。高温能够明显增加水通量和回收率,且汲取液温度影响比原料液显著。因此,合理优化温度条件是降低能耗提高正渗透性能的有效途径。     

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。     

预除氧-沉淀-柱式膜分离组合工艺处理模拟含碘放射性废水

为了优化沉淀-微滤组合除碘工艺,开发预除氧-沉淀-柱式膜分离组合工艺处理模拟含碘放射性废水,考察了小试实验的除碘效果、出水水质及连续出水、间歇出水模式的柱式膜污染情况。结果表明:使用Na_2SO_3作除氧剂、Cu~(2+)作催化剂对原水进行预除氧,投加量分别为150 mg·L~(-1)和1 mg·L~(-1);沉淀剂CuCl投加量为100 mg·L~(-1)。实验装置连续运行216 h,累积处理水量为2 160 L,运行稳定后,I-平均去除率为93.9%,出水水质较稳定,出水Cu2+须进行后续处理。产生污泥的体积较小,浓缩倍数为8 640。间歇出水模式有利于减缓膜污染,柱式膜的最终膜比通量降至初始膜比通量的47%。与沉淀-微滤工艺相比,预除氧-沉淀-柱式膜分离组合工艺装置简单,运行成本降低。     

正渗透膜技术的研究与应用进展

近年来,正渗透膜技术因低能耗、低污染、污染物截留能力强等优势已成为国内外研究的热点之一。首先介绍了正渗透膜技术中膜材料和汲取液的研究现状,比较了醋酸纤维(CTA)膜、薄层复合(TFC)膜与新型水通道蛋白(AQP)仿生膜的性能及优缺点,综述了汲取液的种类及对应的回收方法;其次,对正渗透膜污染机理进行了分析,并总结了针对每种污染的清洗措施;此外,将正渗透膜技术在产能、水资源回收等领域的应用研究现状进行了归纳;最后,基于以上论述进行了总结,对正渗透膜的未来研究方向进行了展望。     

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。     

糖类对正渗透膜的膜污染研究简

正渗透膜（FO）是一种低能耗的膜处理工艺,而膜生物反应器（MBR）是一种高效的污水处理工艺,其最大的瓶颈就是严重的膜污染问题,将FO应用到MBR中,即正渗透膜生物反应器。根据传统膜生物反应器的膜污染特点,研究SMP和EPS的主要组成成分中的糖类物质对膜的污染情况,利用海藻酸钠模拟糖类物质,并根据生活污水的特点,在海藻酸钠中加入钙、镁离子,研究其在含有不同金属离子时膜不同放置方式时的膜污染情况,将运行后的污染膜片剪下做SEM、AFM、FTIR-ATR分析。研究表明,海藻酸钠加不同金属离子的膜污染情况不一致,其膜污染大小顺序为藻酸钠+钙>藻酸钠+钙+镁>藻酸钠+镁,且不同膜放置方式的膜污染不同,活性层面向驱动液的通量较大。     

新型正渗透汲取液的试制及其处理浓盐水的应用

选取柠檬酸盐改良磁性纳米颗粒汲取液作为正渗透汲取液,研究其在浓盐水处理中的应用效果,采用热合成方法控制温度为30、60和90℃时制成了柠檬酸盐改良磁性纳米颗粒(MNP0、MNP1和MNP2)。对3种磁性纳米颗粒进行表征的结果显示,随反应温度的升高,分散性提高,同时温度升高,更有利于柠檬酸盐包覆到磁性纳米颗粒的表面。不同温度条件下合成的3种柠檬酸盐磁性纳米颗粒处理浓盐水测定水通量和反向盐通量研究表明,MNP2的水通量较MNP0和MNP1高,为23 L·(m~2·h)-1,且水通量下降较稳定,反向盐通量较小。不同粒径的MNP2处理浓盐水研究结果表明,水通量随粒径的减小呈现增加趋势,粒径为3.5 nm时的渗透压和水通量最高且减压渗透(pressure relief osmosis,PRO)模式下水通量较正渗透(forward osmosis,FO)模式高。     

厌氧膜生物反应器处理酒厂废水运行特性研究

在一体式平板厌氧膜生物反应器处理酒厂废水的试验中,研究了污染物的去除效果和平板膜组件的运行、污染情况.试验结果表明,COD容积负荷为3～7 kg/(m3·d)、水力停留时间(HRT)为16 h时,平均COD去除率达94.2%;在膜通量为4.6 L/(m2·h)、上升流速为2.5 m/h的条件下,平板膜组件能够连续运行18～20 d;在该试验中临界通量和临界上升流速分别为10～15 L/(m2·h)和5.0m/h,平板膜组件应该在这两个临界值之下运行.膜过滤阻力分析测试结果表明,泥饼层阻力是总阻力的最大组成部分.     

超滤在乙醇厌氧沼液资源化回用中的应用

厌氧沼液经资源化处理后回用于生产,可有效解决传统乙醇生产过程耗水量大和废水处理成本高等突出问题。鉴于超滤是去除厌氧沼液中微生物的常用手段,该方法对管式超滤膜用于处理乙醇厌氧沼液的可行性开展了研究。结果表明:在沼液温度50℃、膜面流速为4.5m·s~(-1)、产水率30%的最佳条件下,膜通量达到174L.(m~2·h)~(-1);膜污染包括无机污染和有机污染,无机污染主要有Ca~(2+)、Mg~(2+)和Fe~(3+)等,有机污染较为复杂,包括烃、脂肪酸及其衍生物以及腐殖酸、富里酸等;最佳清洗策略是先用柠檬酸和NaClO清洗,然后用NaOH进行清洗,膜通量恢复率达到了98%以上。超滤可以有效去除厌氧沼液中的微生物,避免拌料粉浆的酸化。     

粉煤灰基陶瓷微滤膜处理水中悬浮物的抗污染特性

粉煤灰基陶瓷微滤膜是一种新型的廉价无机膜,为研究其抗污染性能,研究了自制的管式膜在处理几种典型料液中的分离性能和渗透性能.考察了过滤不同料液过程中的阻力构成和膜的抗污染特性,并且和文献报道的同类过程中其他膜材料的性能进行了比较.实验进行了2～45 h无反冲、无清洗的连续运行.在过滤粉煤灰悬浮液、高龄土悬浮液和斜生栅藻悬浮液过程中,截留率可以达到100％,过滤阻力低于类似条件下的其他膜材料,在长时间运行后仍能保持较高的通量,表现出良好的抗污染性能.在过滤活性污泥时,截留率达到99.8％,单位压力下过滤通量达到1 170 L/(m·h·MPa).和其他膜材料相比,单位压力下的过滤通量表现出明显的优势.     

基于超滤膜技术的DMF废液预处理

为去除合成革废液中悬浮物质,降低精馏回收能耗,采用超滤膜技术(UF)对合成革行业DMF(二甲基甲酰胺)废液进行预处理研究。结果表明,经聚酰胺膜、聚偏氟乙烯膜、聚偏氟乙烯耐压膜、聚醚砜膜或聚丙烯膜(PP)处理后废液浊度都能从600 NTU降到1 NTU左右。结合膜通量变化情况及成本分析,PP膜组件较优。对比不同条件下PP膜通量变化情况及恢复情况,PP膜运行压力宜选用0.1 MPa,运行时宜选择较大膜表面流速,反冲洗宜采用滤出DMF澄清液,化学清洗宜选用次氯酸钠溶液(0.1%)。适当增加反冲洗频率(每小时反冲1 min)能减缓膜通量的下降程度,此时通量恢复率能达到95.8%。水力冲洗能去除膜表面绝大部分有机物,但仍有少许的污染物质附着在膜的表面及膜孔中。