浸入式超滤膜工艺稳定运行影响因素研究

以确定浸入式超滤膜工艺稳定运行工况为目标,进行了混凝.浸入式超滤膜工艺处理滦河原水的中试研究.采用横跨膜压差(TMP)做为表征膜稳定运行的工艺参数,考察了膜通量、制水周期、原水水质条件的改变对膜工艺的影响.结果表明,采用浸入式膜处理滦河水时,膜通量为53.3 L/(m2·h)且制水周期为30 min时膜工艺运行稳定,能较好控制膜污染;水温变化对膜工艺运行影响较大,低温期单个过滤周期TMP比高藻期增加了76%;EFM和化学清洗结合是一种有效地控制膜污染、强化稳定运行的措施.     

预处理对短流程超滤工艺不可逆膜污染影响的中试试验

以东江水为处理对象,进行直接超滤、微絮凝-超滤和絮凝/活性炭-超滤中试研究,探讨预处理对短流程超滤工艺不可逆膜污染的影响.利用扫描电镜形貌观察、三维荧光光谱(EEM)和高效排阻色谱法等手段对不可逆膜污染物进行表征分析,比较预处理对不可逆膜污染物含量和组分的影响,阐述预处理对不可逆膜污染影响的机制.结果表明,在10 L·(m~2·h)~(-1)低通量运行下,微絮凝预处理使不可逆膜污染增长速率从直接超滤的0.32 k Pa·d~(-1)下降到0.16 k Pa·d~(-1),絮凝/活性炭预处理后超滤工艺几乎零污染运行,且当絮凝/活性炭-超滤运行通量增加至17 L·(m~2·h)~(-1)时,仍没有观察到明显的不可逆膜污染增长.东江水中不可逆膜污染的主要组分是蛋白质类和富里酸等腐殖质类物质.微絮凝通过改变膜表面滤饼层的结构(厚度和密实性),提高物理清洗效率,减轻不可逆膜污染的积累;絮凝/活性炭预处理提高对不可逆膜污染物的去除效果,减轻膜污染负荷,控制不可逆膜污染.因此,采用絮凝和絮凝/活性炭预处理工艺,均可有效降低短流程超滤工艺不可逆膜污染积累.     

膜污染与清洗技术

目前膜分离已在分离过程中成为最新的技术之一,但膜的污染问题限制着膜的广泛应用.因此,对膜污染以及膜清洗技术的研究具有重要意义.本文概述了膜污染的机理、预防措施及其清洗方法.     

纳滤膜深度处理垃圾渗滤液的研究

以膜生物反应器二级处理后的出水为研究对象,考察了操作压力、pH、运行时间和进水流量对纳滤膜分离性能的影响以及对COD的去除情况.结果表明,操作压力为0.6MPa,pH为7是最佳运行条件,纳滤膜对COD去除率可以达到90%以上,出水完全达到国家二级排放标准.此外,实验还表明运行4小时后膜的性能就可以达到稳定,进水流量越大,膜通量和COD截留率也越大.文章最后探讨了膜污染的原因,并在膜通量降至膜初通量的16%时进行了水力清洗和化学清洗,结果表明水力清洗最大只能使膜通量恢复至膜初通量的40%,而化学清洗最大可达到85%.     

天然有机物的相对分子质量分布及亲疏水性对微滤膜组合工艺中膜污染的影响

研究采用混凝沉淀+粉末活性炭吸附+高锰酸钾+浸没式微滤膜的组合工艺对太湖水进行中试试验,通过高效凝胶色谱(HPSEC-UV-TOC)和三维荧光(3DEEM)的测定方法,着重考察有机物的相对分子质量(Mr)分布和亲疏水性对膜不可逆污染的影响.凝胶色谱分析表明:预处理可几乎完全去除大分子有机物(Mr>10×103),但仅能去除部分的中等分子(10×103>Mr>1×103)和小分子(Mr<1×103)有机物.研究发现化学清洗水中的有机物相对分子质量多为中等分子和小分子,说明导致膜不可逆污染的主要是中等分子和小分子有机物.此外,洗膜水中强疏和中性亲水组分含量远高于弱疏和极性亲水,说明强疏和中性亲水组分是不可逆污染的主要物质.三维荧光分析表明,芳香族蛋白质和溶解性微生物产物是造成膜不可逆污染的主要污染物.     

混凝-微滤膜净水工艺的膜污染特征及其清洗

 通过对膜表面形貌的观察、不同清洗方法对膜通透性恢复效果的评价以及化学洗脱液的成份分析,对混凝-微滤膜工艺中的膜污染特征和膜污染的清洗进行了研究.结果表明,污染膜的外表面是微生物污染、有机污染和无机污染相互作用而形成的,内表面以微生物污染为主.碱洗能去除大部分的微生物和有机污染物,对膜内、外表面的清洗效果显著;而酸洗对膜表面的无机垢体清除效果较为显著.膜面溶解性有机污染物以小分子量为主,无机污染元素主要是Ca.     

纳滤膜过滤MBR出水的污染原因与清洗方法

为研究膜-生物反应器(MBR)出水对纳滤膜的污染原因及清洗方法,使用场发射扫描电镜、傅立叶变换红外光谱仪、原子力显微镜和接触角仪对经MBR出水污染的纳滤膜表面污染层进行了检测,结果表明,纳滤膜表面污染物包括有机物和无机物,所含元素包括磷、镁等,对经过不同清洗步骤的膜表面进行的检测表明,柠檬酸清洗可以去除镁和大部分磷,这些物质主要以无机形态存在于膜面污染物中;后续NaOH清洗可以进一步去除磷,这部分磷主要来自有机酸、有机磷或蛋白质等膜面污染物.污染使膜表面粗糙度由79.5 nm增大至111.2 nm,但接触角由55.6°变为62.1°,表明亲水性变化不大;酸洗后表面粗糙度显著减小至51.9 nm,接触角变为96.0°,表明有机污染物暴露出来,膜面呈现疏水性;再经碱洗后,膜面粗糙度与亲水性均接近于新膜.这些结果说明,先酸洗后碱洗的方法可以去除绝大部分的膜面污染物,进一步推知膜污染初期主要为有机污染,之后无机物的作用使污染进一步加重.     

城市污水二级出水超滤膜污染与膜特性的研究

以城市污水二级出水为过滤介质,考察了PVA、PVP、PMMA等与PVDF的二元及三元共混超滤膜的过滤污染行为.结果表明,共混优化了PVDF超滤膜的结构参数,添加剂PVP、PVA可有效改善膜的亲水化程度,提高膜渗透通量.超滤膜的亲水性和结构特性对膜抗污染性能影响较大;堵孔阻力是二级出水过滤膜污染不可逆的主要原因.亲水性较强的超滤膜,二级出水过滤初期易因浓差极化而导致滤饼层污染,造成一定的通量衰减,但易清洗恢复,不可逆污染指数(rir)为0,抗污染性能好.致密的超滤膜表面有利于防止二级出水中的中低分子量污染物进入膜内部,而断面通透大孔和疏松海绵层结构的超滤膜,能减少二级出水中的污染物在膜中沉积形成堵孔阻力.膜表面多孔,内部大孔发育不充分,易形成堵孔污染,通量衰减大且不易清洗恢复,膜污染不可逆.     

具有自由端的梳状中空纤维膜-生物反应器中的膜污染控制研究

采用具有自由端的梳状中空纤维膜-生物反应器处理污水,考察了其膜污染控制性能.结果发现,如果将膜污染定义为恒压操作下的膜通量下降,膜组件b比膜组件a易获得更大的膜通量,具有更优异的抗污染效果.含膜组件b的MBR在温度为22～26℃,污泥浓度为7 500～10 500 　mg/Ｌ,曝气量为200 Ｌ/h,抽停时间比为9 min/1 min,压力为0.02 MPa的条件下连续运行47 d,膜通量维持在4.0～8.0 　L·(m²·h)^-1,其间不需要任何水力或化学清洗.由于这种膜组件易充分发挥曝气的作用,不易污染,因而所需曝气量较小,并且当抽停时间比从12 min/1 min变化到6 min/1 min,膜通量差别不大.对膜的清洗试验表明,水力清洗＋化学清洗＋乙醇浸泡是最有效的清洗方法.水力清洗+化学清洗后,较之水力清洗,中空纤维膜表面上的胶团数目和面积大大减少,膜孔变得更加清晰.     

生物碳纤维膜与普通膜处理生活污水的对比研究

文章采用生物碳纤维膜和普通MBR膜进行对生活污水处理效果的对比实验研究,考察了2种膜材料对污水中常规指标的去除效果和2种膜材料的膜污染问题。研究结果表明,在水力停留时间(HRT)=12 h、气水比=10∶1、污泥浓度为8 g/L的条件下,生物碳纤维膜材料对生活污水的去除效果优于普通MBR膜材料,对生活污水的化学需氧量(COD)、氨氮(NH4+-N)的去除率比普通MBR膜材料分别高出5%、10%,处理效果良好;同时生物碳纤维膜材料的膜清洗周期为37 d,比普通MBR膜材料的清洗周期长,说明生物碳纤维膜材料的膜污染情况有所减缓。实验证实了生物碳纤维膜工艺处理生活污水的可行性和优越性。     

超滤处理微污染地表水的膜污染化学清洗研究

针对超滤处理微污染地表水时产生的膜污染,利用电镜扫描和能谱技术分析其膜丝内表面污染物的组份,并考察了几种化学清洗剂对污染膜的清洗效果。试验结果表明,膜丝内表面的污染层是由有机物、微生物和无机物组成,其中有机物覆盖着无机物,以有机污染为主;膜清洗宜先碱洗后酸洗;单一清洗剂中NaOH、NaC1O和H2O2均有较好的清洗效果,但并不能使膜通量完全恢复,而复合清洗剂H2O2+柠檬酸具有显著的清洗效果,膜通量恢复率高达98%。     

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%.     

Membrane fouling in ultrafiltration of natural water after pretreatment to different extents

The combined fouling during ultrafiltration(UF) of surface water pretreated to different extents was investigated to disclose the roles of polysaccharides, proteins, and inorganic particles in UF membrane fouling. Both reversible and irreversible fouling decreased with enhanced pretreatment(biologically active carbon(BAC) treatment and sand filtration). The sand filter effluent fouled the membrane very slowly. The UF membrane removed turbidity to less than 0.1 nephelometric turbidity unit(NTU), reduced polysaccharides by 25.4%–29.9%, but rejected few proteins. Both polysaccharides and inorganic particles were detected on the fouled membranes, but inorganic particles could be effectively removed by backwashing. The increase of turbidity in the sand filter effluent to 3.05 NTU did not significantly increase the fouling rate, but an increase in the turbidity in the BAC effluent to6.11 NTU increased the fouling rate by more than 100%. The results demonstrated that the polysaccharide, not the protein, constituents of biopolymers were responsible for membrane fouling. Membrane fouling was closely associated with a small fraction of polysaccharides in the feed water. Inorganic particles exacerbated membrane fouling only when the concentration of fouling–inducing polysaccharides in the feed water was relatively high. The combined fouling was largely reversible, and polysaccharides were the predominant substances responsible for irreversible fouling.     

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.     

膜污染及其防治措施研究

膜污染是膜生物反应器的主要问题,严重影响了废水处理的效果.膜生物反应器中膜污染的问题是不可避免的,并且有很多因素影响着膜污染.在充分研究膜污染的原因和特征的基础上,可以通过选择最优的膜生物反应器类型,对料液进行预处理以及优化膜分离的操作条件来预防污染的形成.另外,膜的定期清洗和再生也是减轻膜污染所不可缺少的.通过合理的防治措施可以有效的减轻膜污染,使膜技术不断进步和完善,以便使其在水处理技术方面得到更广泛的应用.     

错流膜生物反应器水力清洗特性研究

采用外压管式聚砜－聚丙烯腈共混超滤膜进行错流膜生物反应器水力清洗特性研究,结果表明,清洗时采用高膜面流速、低操作压力和限制透过液对流传递作用有利于错流膜生物反应器通量的恢复,这符合膜藏去除过程中的传质机理;适宜的膜面流速应稍大于临界流速ｖｋ＝１．９２ｍ／ｓ,清洗时间应控制在１０ｍｉｎ,适宜的清洗操作压力为０．０７ＭＰａ。     

PES/PAN膜在MBR中膜污染机理及抗污染性能

采用液-固相转化法,以聚醚砜(PES)、氯化锂(LiCl)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为原料制备PES膜,并在体系中添加聚丙烯腈(PAN)制备PES/PAN膜。在操作温度25℃,操作压力90KPa条件下制得的PES/PAN膜、自制PES膜和商品PES超滤膜分别为222L/(m·2h)左右,130L/(m·2h)左右,82L/(m·2h)左右。通过膜生物反应器中膜阻力的测定,表明膜污染主要由沉积层引起的,另一方面长期运行膜孔堵塞也是阻力增大的原因。在MBR中运行时,PES/PAN膜、自制PES膜和商品PES超滤膜膜通量的衰减速率分别为0.2559L/(m·2h·min)、0.3366L/(m·2h·min)、0.3539L/(m·2h·min),PES/PAN膜通量衰减最慢;在MBR中运行15d后,经过化学清洗,PES/PAN膜、自制PES膜和商品PES超滤膜纯水通量恢复率分别为83.75%、63.58%、61.32%,PES/PAN膜通量恢复率最大,抗污染性优于PES膜。     

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.