重力驱动膜滤技术净水效能优化策略研究进展

重力驱动膜滤技术(GDM)因其运行成本低、出水水质高、通量稳定、无需反洗等优点,在水处理领域尤其是分散型饮用水的安全保障方面展现出显著优势。但GDM稳定通量略低、对部分污染物去除能力有限等缺点限制了其推广应用。基于重力驱动膜滤技术净水效能优化提升的研究和应用需求,从GDM技术的稳定通量、污染物去除效能、膜污染控制及膜清洗等角度出发,综述GDM效能调控策略的研究进展。讨论了进水水质改善、生物滤饼层结构调控、操作参数优化、膜组件配置、膜材料改性及联用技术在提高GDM净水效能方面的作用,阐述了膜污染控制方法和膜清洗策略,并对围绕GDM技术的科研和实践方向进行展望,可为扩大GDM的使用范围,加速推进GDM技术在水厂等实际工程中的实践应用提供支撑。     

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%.     

旋转切向流与轴向流PA管式膜微滤对比试验研究

设计了一种新型旋转切向流聚丙烯管式膜器。通过建立的旋转切向流强化微滤实验装置系统 ,测定了聚丙烯PA管式膜在不同SiO2 悬浮液浓度和不同流体压力下的膜通量及其相应的时间 ;同时还测定了与旋转切向流相同工况下轴向流PA管的膜通量。实验研究结果表明 ,旋转切向流强化微滤不但系统结构简单 ,而且PA管式膜稳态通量是轴向流稳态通量的 1 6 5～ 2 5倍     

旋转切向流聚丙烯管式膜微滤能耗分析

设计了一种新型旋转切向流聚丙烯管式膜器,实验研究了聚丙烯PA管式膜器的能耗通过建立的旋转切向流强化微滤实验装置系统,测定了聚丙烯PA管式膜器在旋转切向流和轴向流下的膜通量与能量有效利用率.实验结果表明,旋转切向流管式膜微滤比一般轴向流膜微滤的有效利用率要高得多,是一种非常有效的强化膜分离技术在实验条件下,直线切向流膜微滤和圆弧切向流膜微滤的稳态能量有效利用率比轴向流稳态能量有效利用率分别高11.185倍和14.591倍.     

聚醚砜平板膜生物反应器的研究

膜生物反应器(MBR)由于其具备占地面积小、生物浓度高、处理效率高等优点,已经在生活污水、工业废水处理等方面得到了广泛的应用.但是,运行中存在着一个不可避免的问题,即膜通量随着工况的运行会逐渐降低,影响了MBR的处理效率.临界通量是指膜开始发生严重污染时的通量,通常用测临界通量的方法来表征膜的抗污染性能.该试验采取逐步增大蠕动泵转速的方法测定聚醚砜平板膜的临界通量值,测量结果为30.9 L/(m2·h).此外,对与膜污染相关的几个因素进行了阐述.     

无机盐提高含油污水超滤处理效果的应用研究

以聚醚砜为原料,采用相转移法制备平板式超滤膜,并采用氯化锂、氯化镁和氯化锌等无机盐对膜进行掺杂。将制备的膜材料用接触角测量仪进行表征,并评价膜材料对含油污水的过滤效果和抗污染性能。结果表明,加入无机盐后的膜材料亲水性显著提高,表面接触角从108.9°降至41°~52°。过滤性能评价结果表明,加入无机盐后纯水和含油污水通量均大幅上升,其中氯化锂对通量提升效果最明显。经超声清洗1h后通量恢复率均大于90%,加入氯化镁的通量恢复率达97.8%。综合考虑截留率与抗污染性能,氯化镁对聚醚砜膜具有最好的改性效果。     

中空纤维膜应用于两段式好氧生物反应器的研究

首先在清水滤过试验的基础上总结了合适的中空纤维膜的预处理方法 ,并对膜进行普通活性污泥的滤过试验 ,测定了在不同操作压力下的滤水通量 ,然后探讨了在两段式好氧生物反应器中用中空纤维膜进行泥水分离的特性。在 10 0d的长期试验中测定有机负荷、CODCr、MLSS等传统参数 ,证实反应器的处理效果 ,同时通过膜通量的变化规律讨论了造成膜污染的原因 ,推荐有效的膜再生方法     

有机物对UF膜过滤通量的影响

采用截留分子量为30000的聚醚砜超滤膜进行膜过滤试验,研究有机物的特性,如亲疏水性以及相对分子质量对超滤膜通量的影响.试验结果表明,过滤亲水性组分时膜通量明显高于过滤疏水性组分.对2种不同水源的试验表明,尽管有机物含量相同,但由于亲疏水性的比例不同,造成的膜通量下降不同.疏水性越大的原水,其膜通量下降也越大.因此,疏水性组分是造成通量下降的主要因素.试验还表明,相对分子质量较大的有机物并非通量下降的主要因素,有机物的分散性可能是影响通量的主要因素.     

聚氯乙烯与聚醚砜共混平板膜的研究

采用剪切黏度法、稀溶液黏度法对聚氯乙烯(PVC)/聚醚砜(PES)共混体系的相容性进行了研究。然后采用液-固相转化法制备了PVC/PES共混膜,并对共混膜的性能进行表征。PVC/PES共混体系为部分相容体系;稀溶液黏度测试结果和共混膜断面的电镜扫描(SEM)图表明,共混比为9/1,8/2,7/3,2/8及1/9时,共混体系是相容的。膜性能测试结果表明,PES的加入可以明显提高PVC膜的水通量、拉伸强度和韧性。通过对水通量和机械性能的比较,共混比为7/3时,膜的水通量和机械性能比较好。     

污泥低氧消化-膜分离工艺运行条件对膜通量的影响

应用低氧消化－膜分离工艺对活性污泥进行低氧消化处理，考察了运行条件对膜通理的影响，结果表明，操作压力和膜组件底部的曝气强度是本工艺膜分离过程中的2个重要的操作条件；操作压力对膜通量的影响与膜污染程度有关，膜污染越严重，临界压力越小；底部曝气对膜通量的影响程度受到操作压力的制约，操作压力越高，底部曝气的强度对膜通量的影响越大。     

不同组分的有机物对膜过滤通量下降的影响

采用DAX-8、XAD-4、IRA-958型树脂将自来水中有机物分离成强疏水性、弱疏水性、极性亲水性、中性亲水性有机物,以聚偏氟乙烯、聚醚砜、醋酸纤维3种材质的膜对各组分水样进行膜过滤试验,研究不同组分的有机物对膜过滤通量的影响.结果表明,过滤原水时,PES膜、PVDF膜和CA膜的通量分别比初始通量下降了67%、 59%和19%,表明疏水性越强的膜,越容易造成污染.就各种组分对通量的影响而言,过滤中性亲水性组分的通量下降为初始通量的41%～75%,而弱疏水性组分为6%～33%,表明中性亲水性组分对膜过滤通量的影响最大.3种膜中,CA膜对中性亲水性组分的截留率最高,达14.69%,但通量下降程度却最小,说明膜通量下降的程度并不与有机物截留总量正相关.对膜污染机制进行探讨后发现,对于截留分子量较大的超滤或微滤膜,相对分子质量>3×10⁴的中性亲水性组分通过堵塞膜孔内部,从而造成严重的膜污染;而对于截留分子量较小的超滤膜,中性亲水性组分由于无法进入膜孔,主要在膜表面形成滤饼层,从而对膜通量的影响较小.     

不同相对分子质量的有机物对膜通量的影响

采用截留分子量分别为10、30kDa的聚醚砜膜和100kDa的聚偏氟乙烯膜对原水进行分级处理,并采用截留分子量分别为150kDa的聚偏氟乙烯膜和0.1μm的醋酸纤维素膜对出水进行膜过滤试验,研究不同相对分子质量的有机物对膜通量的影响.结果表明,虽然相对分子质量>30kDa的大分子有机物仅为总有机物的15%,但它分别引起微滤膜的通量下降86%和超滤膜通量下降54%.混凝处理可以去除相对分子质量>100kDa的有机物,这部分有机物导致通量下降40%以上.因此,尽管混凝处理仅去除10%的有机物,但改善通量的效果显著.粉末活性炭可以去除相对分子量<30kDa的小分子有机物,这部分有机物对通量下降的贡献程度甚低.因此,尽管粉末活性炭去除76%的有机物,但改善通量的效果甚微.预处理改善通量的效果并不取决于去除有机物的多少,而是取决于所去除的有机物对通量的影响大小.     

膜法水处理技术及研究进展

综述了反渗透、微滤、超滤、纳滤、渗透蒸发、液膜等几种常见膜技术的应用现状及进展情况 ,主要对反渗透膜的原理、流程、存在的问题及开发和利用情况进行了介绍。简单概括了近年发展起来的双极膜等新膜分离技术的开发研究。展望了膜分离技术的前景     

超滤膜分离性能的影响因素研究

以水通量，化学需氧量和细菌截留率为主要考核指标，考察了超滤膜分离性污泥混合液的影响因素，结果表明：ＰＥＳ膜适宜污水膜生物工艺使用：一定程度下，膜的截留分子量大，有利于水通量增加；膜的水通量随污泥浓度和滤纸过滤液ＣＯＤ浓度的提高面减少；滤纸过滤液ＣＯＤ浓度对膜水通量影响大于活性污泥浓度；截留分子量小的膜，水通量随压力的提高而上升。     

污水深度处理中超滤工艺对有机物的截留模型

基于浓差极化现象和膜孔堵塞效应,建立了污水深度处理中超滤工艺对有机物的截留模型.利用中试试验数据率定模型参数并验证模型的模拟效果.模型验证结果表明,该模型能够较好地模拟超滤工艺出水UV254值随时间的变化特征,基于最优参数得到的模拟值与相应实测值相对误差的绝对值均低于10%.并且模型参数区域灵敏度分析和不确定性分析结果表明,该模型的结构具有较高的可靠性.应用该模型研究了过滤时间、通量和进水浓度变化对出水水质的影响.结果表明,在过滤初期膜孔堵塞效应占主导地位并增加超滤膜对有机物的截留效果,在过滤后期浓差极化现象占主导地位并降低超滤膜对有机物的截留效果;当进水UV254浓度恒为0.1cm-1时,通量从5×10-5m/s增至1×10-4m/s,导致UV254截留率降低13%;当通量恒为5×10-5m/s时,进水UV254浓度从0.2cm-1降至0.1cm-1,使得出水浓度降低50%.因此,模型可应用于模拟进水水质和操作条件对污水深度处理中超滤工艺出水水质的影响,为从预处理、过滤周期和通量等方面改进和优化超滤工艺提供基础.     

饮用水的微污染控制工艺及技术关键

目前,饮用水安全问题已经引起人们的高度重视,针对微污染去除的净水工艺也随之快速发展,其中,高分子膜材料技术作为一门高效、新型的关键分离技术,在水质处理、尤其是直饮水制备等领域中应用日益广泛。文章重点分析了微滤、超滤、纳滤和反渗透等膜分离过程在饮用水微污染处理中的应用现状,研究了相关工艺中出现的膜污染问题及其控制方法。     

膜集成技术在水处理中的应用

膜技术是一种高效、低能耗和易操作的液体分离技术,在水处理领域有很好的应用前景.但由于废水的复杂性,单一膜技术很难达到处理要求,而且容易导致膜的污染及损坏.介绍了几种常见的膜集成技术在水处理中的应用,着重介绍了微滤/超滤与反渗透集成技术的应用.     

太阳能层叠式膜蒸馏组件实验研究

本文设计了一种适用于太阳能膜蒸馏技术的新型层叠式空气隙膜蒸馏组件,该组件结构紧凑,可由冷、热、冷等N层容腔并联运行,膜组件中的分水盘使热溶液调整为沿着膜面切向方向的旋转入流,削弱了膜面附近的温度和浓度极化,提高了膜通量。以自来水为热工质,实验研究了不同膜材料温度和流量对膜通量的影响,工质温度70℃,流量300L/h时其产水通量可达50 kg/m~2.h。如运行10个热容腔,每10 h产水为142 kg,可以解决一家人的正常用水。以太阳能作为组件的加热热源,分析了3 m~2集热系统在自然循环状态下,集热器出口温度、水箱温度和太阳辐射对膜通量的影响,为应用太阳能膜蒸馏解决西部地区苦咸水淡化奠定了实验基础。     

聚醚砜纳滤膜的制备及改性研究进展

聚醚砜是一种性能优异的纳滤膜材料,具有耐热、耐压、耐燃、耐辐射、抗酸、抗氧化、抗溶剂、生物相容性好等优点,应用前景十分广阔。文章重点介绍了相转化法、共混法、荷电法、复合法等聚醚砜纳滤膜制备方法,以及表面涂覆、材料共混等物理改性方法和膜材料本体改性、膜表面接枝改性等化学改性方法,阐述研究现状,并予以评价,同时提出探索新的制膜及改性方法,降低膜成本,提高制膜过程中的环境友好性,是聚醚砜纳滤膜制备及改性的重要发展方向。     

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。