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。     

微絮凝直接过滤-超滤组合工艺深度处理印染废水

采用微絮凝直接过滤作为超滤的预处理工艺,对印染废水二级出水进行深度处理。考察了微絮凝直接过滤一超滤组合工艺处理效果和不同预处理方式砂滤、微絮凝、微絮凝直接过滤对超滤膜污染影响。实验结果表明,微絮凝直接过滤-超滤组合工艺对浊度、色度和COD平均去除率为99．2％、87％和56％;出水水质能满足《城市杂用水水质标准》（GB／T18920—2002）;与其他预处理方式相比,微絮凝直接过滤能大大地减轻超滤膜的负荷,延缓膜的污染,微絮凝直接过滤是一较优预处理工艺。由于采用变孔隙滤料,该系统具有用药量省的优点。     

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。     

电絮凝法去除微污染水中氨氮的研究

考察了不同反应条件下,电絮凝法对微污染水中氨氮的去除效果及其影响因素,并探究了反应机制。结果表明:电絮凝法对于微污染水中的氨氮有较好的去除效果,且去除率随着电流密度和电解时间的增加而提高;初始pH过高或者过低都不利于氨氮的去除,在弱碱性时去除效果最佳;静沉时间对去除率的影响甚微。在电流密度为3.42mA/cm2、电解时间为30min、初始pH为7.0~9.0、静沉时间为20min的条件下,电絮凝法对微污染水中的氨氮具有最佳去除效果。     

海水微絮凝预处理对超滤膜通量的影响

以聚合氯化铁为絮凝剂,研究了海水微絮凝预处理过程的絮凝特征以及对超滤膜通量的影响。考察了微絮凝对海水中有机物的去除作用,并采用体系稳定动力学参数、絮凝指数评价不同絮凝剂投加量在海水中的絮凝效果,探讨了微絮凝对超滤膜污染的改善作用。实验结果表明,微絮凝预处理能强化超滤膜对海水UV_(254)的去除效果,与超滤相比提高了27.5%,可有效去除海水中的蛋白类有机物。超滤膜直接过滤海水可造成膜通量严重下降,采用微絮凝作为预处理能有效减缓超滤膜污染,且减缓效果与絮凝剂的投加量密切相关,当PFC的投加量为40 mg·L~(-1)时,膜比通量J/J_0值大于0.9。     

短流程膜工艺中紫外预处理对膜生物污染的影响

近年来,以超滤膜为核心的短流程工艺因其占地面积小、净水效率高备受关注,但随之而来的生物污染问题是阻碍长期运行的瓶颈。基于此,考察了紫外预处理作用下,短流程工艺长期运行条件下的膜污染行为。结果表明,一定程度的紫外预处理(180μW·cm~(-2))能有效减缓短流程膜工艺的生物污染问题。运行60 d后,膜池中微生物的死亡/存活比率由39.90%/60.10%升高至66.40%/33.60%,滤饼层中胞外聚合物浓度为未经紫外预处理时的76.50%。此时,紫外预处理的跨膜压差上升至34.40 kPa,而未经紫外预处理的跨膜压差高达41.50 kPa。然而,紫外预处理由于灭菌范围广和不可持续性,导致膜表面滤饼层中的微生物群落结构和丰度几乎无变化。同时,紫外预处理对出水水质几乎无影响。     

电絮凝─超滤协同去除水中的腐殖酸

采用电絮凝-超滤(electrocoagulation-ultrafiltration,EC-UF)技术协同去除水中腐殖酸(HA),主要考察了电流密度、初始pH、初始HA浓度、初始电导率等因素对HA去除率的影响,解析了在这些影响因素下HA的去除机理,并对滤饼层特征和膜污染机制进行了研究。结果表明,在电流密度j=10 A·m~(-2)、初始pH=7、初始电导率σ0=1 000μS·cm~(-1)、电解时间为15 min的条件下,初始HA浓度为10 mg·L~(-1)时,EC-UF工艺对水中的HA的去除率可以达到97.3%,膜污染为可逆污染,被污染的膜经过清洗后通量可恢复到初始的94%。     

电絮凝-超滤除氟工艺参数优化研究

电絮凝-超滤(electrocoagulation-ultrafiltration,EC-UF)工艺在饮用水除氟方面具有良好的应用前景。研究了EC-UF除氟效果和膜污染过程,考察了电流密度、水力停留时间、初始pH、初始氟浓度对除氟效果和膜污染的影响。结果表明,在连续流下EC-UF工艺除氟效果良好,在电流密度30 A/m2、水力停留时间20 min、初始pH在6.0~7.0的最佳工艺条件下,氟的去除率达到80%以上。膜污染主要是由电解过程产生的铝絮凝剂与氟离子形成的颗粒物质导致。上述结果为EC-UF除氟工艺改进提供了参考和依据。     

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。     

微絮凝-微滤用于印染废水回用反渗透预处理的试验研究

采用微絮凝过滤-微滤作为反渗透的预处理工艺,用于印染废水二级生化出水回用深度处理.试验考察了预处理效果、工艺参数和反渗透系统运行情况,分析了膜污染的类型及特点.试验结果表明,微絮凝过滤-微滤作为反渗透的预处理工艺,系统运行稳定,相对于超滤-反渗透的"双膜法"工艺,投资和运行费用相对较低,有推广应用价值.     

垃圾渗滤液处理中膜污染的防治

膜污染及其防治是影响膜系统运行效果的重要因素.对运行1年多的利用膜技术的垃圾渗滤液处理工程进行了研究,从预处理、膜污染结构与形态、膜清洗等方面,探讨了防治膜污染的措施.研究表明,调整进水pH、过滤、添加阻垢剂等预处理措施可减缓膜污染的发生;膜面污染层的主要成分是有机物,并含有Al、Si等的胶体物质以及Fe和Ca的化合物;先碱洗后酸洗的清洗效果好于先酸洗后碱洗.工程中采用先碱洗后酸洗的措施是可行的,清洗后产水量由13.8 L/(m2·h)提高至17.0 L/(m2·h),产水电导率由117 μS/cm降至45μS/cm,进水压力由4.60 MPa降至3.40 MPa.     

电絮凝—超滤组合工艺处理设施农业营养废液的试验研究

设施农业营养废液具有氮和磷营养元素含量高、碳元素少、病原菌多的特点,直接排放会污染环境、影响生态平衡,因此排放前需经过适当净化处理。为此,采用电絮凝—超滤组合工艺对设施农业营养废液进行处理,重点研究了电絮凝—超滤组合工艺对营养废液中污染物的去除效果,同时考察了电流密度和电解时间对处理效果的影响。结果表明,电絮凝—超滤组合工艺对大肠杆菌、总磷、总氮和总有机碳(TOC)都有一定的去除效果,在电流密度为1.78mA/cm2、电解时间为30min、超滤压力为0.16 MPa的条件下,其去除率分别为99.88%、99.76%、47.59%、28.72%。因此,电絮凝—超滤组合工艺对设施农业营养废液有较好的处理效果。     

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。     

“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。     

新型高效氧化偶合絮凝剂COF-I的研制及其应用研究

以硫酸铝为主要原料 ,经过化学改性后 ,制得兼具氧化和絮凝为一体的新型、高效水处理药剂COF I ,并设计正交实验找出了药剂最佳组合配方 ,且对微污染水源水、城市污水及印染废水进行了强化处理试验研究。结果表明 ,最佳配方为复合比 1∶1、添加剂含量 1 2 5 %、稳定剂含量 0 3%、氧化成分含量 1 0 % ,在最佳配方和最佳工艺条件下 ,复合药剂COF I对微污染水源水、城市污水及印染废水均具有良好的处理效果     

微絮凝-超滤工艺处理微污染水源水的中试研究

进行了微絮凝-超滤工艺处理微污染水源水的中试研究.试验结果表明:在微絮凝-超滤工艺中,相同混凝剂投加量(相同金属摩尔浓度)下铁盐比铝盐的混凝效果好;微絮凝-超滤工艺的最佳絮凝时间为120 s左右;最佳混凝剂投加量为2.2 mg/L(以Fe计).微絮凝-超滤工艺在改善出水水质和缓解膜污染方面均优于直接超滤工艺.微絮凝-超滤工艺的出水水质均符合建设部<城市供水水质标准>(CJ/T206-2005)要求.     

微絮凝/超滤组合工艺处理实际印染废水

选择微生物絮凝剂(MBF)作为絮凝剂,采用微絮凝/超滤组合工艺处理实际印染废水,开展微絮凝的影响因素、正交实验及超滤处理过程的运行参数等方面研究。结果表明:(1)微絮凝的最佳运行条件为MBF与CaCl2质量比1∶32、MBF投加量30mg/L、pH=7.5、絮凝时间20min。正交实验表明,4种因素对微絮凝工艺的影响顺序依次为MBF投加量CaCl2投加量pH絮凝时间。添加MBF进行微絮凝预处理可显著提高后续超滤工艺中膜渗透通量,而且对超滤膜的寿命影响小。(2)超滤的最佳运行条件为运行压力0.12 MPa、运行周期18min、回收率83%、交替"运行-反洗"方式。(3)在微絮凝/超滤组合工艺最佳运行条件下,实际印染废水中COD由2 782.50mg/L降低至109.39mg/L,综合COD去除率达到96.07%。     

新型高效氧化偶合絮凝剂COF-I的研制及其应用研究

以硫酸铝为主要原料，经过化学改性后，制得兼具氧化和絮凝为一体的新型、高效水处理药剂COF-I，并设计正交实验找出了药剂最佳组合配方，且对微污染水源水、城市污水及印染废水进行了强化处理试验研究。结果表明，最佳配方为复合比1：1、添加剂含量12．5％、稳定剂含量0．3％、氧化成分含量10％，在最佳配方和最佳工艺条件下，复合药剂COF-I对微污染水源水、城市污水及印染废水均具有良好的处理效果。     

脉冲电絮凝-膜分离反应器的膜污染控制机制

为了改进直流电絮凝膜分离反应器(electrocoagulation-membrane cathode reactor, ECMCR)在实际应用中存在极板钝化、能耗高等不足,本研究开发了脉冲电絮凝膜分离反应器(pulsed electrocoagulation-membrane cathode reactor,PECMCR),并分析了其中的膜污染控制机制。研究发现ECMCR对腐殖酸(humic acid, HA)的去除率最高可达85.23%,相比之下相同产铝量和能耗下脉冲电絮凝膜分离反应器对HA的最佳去除效率可达到90%以上,且跨膜压差分别降低了36%和20%。PECMCR相较于ECMCR具有更好的HA去除效果和膜污染缓解效果,这可能是因为在脉冲电场的作用下,金属阳离子在溶液中加速扩散,减少或消除了金属阳极的钝化现象,从而有效提高HA的去除效率。而且HA与膜阴极之间的静电斥力降低了HA污染物在膜上的粘附,有助于进一步缓解膜污染。另外,脉冲电絮凝可以缓解电极钝化,有助于进一步节省能耗。此研究结果为PECMCR应用于水处理过程中膜污染控制提供了新的解决方案。     

超声强化电絮凝处理洗车废水的试验研究

针对洗车行业对水资源的浪费及污染现状,采用超声强化电絮凝处理洗车废水.考察了电流密度、初始pH、极板间距、处理时间等因素对洗车废水处理效果的影响,并讨论了超声强化电絮凝机制.结果表明,超声强化电絮凝处理洗车废水的最佳条件是电流密度1,500 mA/cm2、初始pH无需调节、极板间距为1.5cm、处理20 min,COD与浊度去除率分别为68.77％、96.89％,出水达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T 18920-2002)要求.可见,超声能改变电絮凝反应动力学过程,强化电絮凝去除污染物效果.