中空纤维微滤膜污染及阻力分析

选用0.1μm的PVDF中空纤维内压式微滤膜组件,在死端微滤工况下,研究了酵母(平均粒径5.3 μm)和高岭土(平均粒径0.7μm)体系在浓度和压力变化时的污染机理及过滤阻力、膜渗透通量的变化规律性.通过恒压堵塞定律积分式的具体形式与实验数据的拟合及根据堵塞过滤定律计算的结果都表明:死端微滤时,酵母体系和高岭土体系均符合滤饼过滤机理.     

印染废水回用微滤膜污染控制研究

采用PVDF中空纤维微滤膜处理某纺织印染厂二级生化出水,研究了膜污染控制及清洗方法。结果表明,合理的膜通量是控制膜污染、保证膜寿命的关键,采用31 L/(m2.h)左右的通量有助于膜污染的控制。氢氧化钠与次氯酸钠可分别用于日常维护清洗与恢复清洗,通过循环正洗不仅能满足清洗要求,且药剂使用量也小于反洗方法,每吨产水清洗用碱费用仅0.06元。化学清洗后再水力正洗,能进一步提高清洗效果。     

无机微滤膜过滤阻力的研究

本文采用孔径为0.8μm,0.2μm和50nm的无机微滤膜，考察了不同情况下膜的过滤阻力分析情况，对于造纸黑液，当浓度较低时，过滤阻力由膜阻力，吸附阻力，堵孔阻力和浓差极化阻力共同控制，当浓度较高时，吸附阻力起主要作用，过滤1g/L聚乙二醇溶液的试验结果表明，不同孔径膜的过滤阻力构成是不同的，孔径越小则吸附阻力越小，但浓差极化阻力会显著增加。     

无机微滤膜过滤阻力的研究

本文采用孔径为 0 .8μm、0 .2 μm和 5 0nm的无机微滤膜 ,考察了不同情况下膜的过滤阻力分布情况。对于造纸黑液 ,当浓度较低时 ,过滤阻力由膜阻力、吸附阻力、堵孔阻力和浓差极化阻力共同控制 ;当浓度较高时 ,吸附阻力起主要作用。过滤 1g/L聚乙二醇溶液的试验结果表明 ,不同孔径膜的过滤阻力构成是不同的 ,孔径越小则吸附阻力越小 ,但浓差极化阻力会显著增加     

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 mS·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NH4+-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。     

滤食性生物孵化器净化微污染景观水的试验研究

搭建滤食性生物孵化器,利用藻类吸收水体中氮、磷,滤食性生物捕食藻类,实现微污染景观水体的原位净化。试验结果表明,当TN、TP初始质量浓度分别为5.0、0.100mg/L时,30L微污染景观水的最佳滤食性生物孵化器载体(50mm×65mm×75mm聚氨酯泡沫塑料块)投放量为15块;滤食性生物孵化器对微污染景观水中的叶绿素a、TN和TP均有较明显的去除效果。对于TN、TP初始质量浓度分别低于5.0、0.100mg/L,更换周期在3d以上的微污染景观水,采用滤食性生物孵化器可将叶绿素a的质量浓度控制在10mg/m3以下,TN、TP可分别控制在2.0、0.010mg/L以下。     

废弃棉布制备活性炭纤维处理六价铬微污染水

采用废弃棉布制备活性炭纤维（ACF）,并将其用于吸附处理六价铬微污染水。研究了吸附时间、吸附剂量和pH等对吸附效果的影响,并探讨了吸附过程的吸附热力学和动力学。结果表明,当微污染水中Cr（VI）浓度为1.0 mg/L,ACF剂量为0.5 g/L,吸附时间180 min时,可去除98.33%的Cr（VI）。Cr（VI）在ACF表面的吸附符合Freundlich吸附等温模型,ACF对水中Cr（VI）的吸附符合准二级动力学反应。     

二级出水微滤过程中对醋酸纤维素酯膜的有机污染特征

低压膜过滤技术(包括微滤和超滤)在再生水生产领域正引起越来越广泛的关注。然而如何解决低压膜过滤过程中的膜有机污染问题始终是膜技术所面临的技术挑战。本研究采用醋酸纤维素酯微孔滤膜对二级出水溶解性有机物(EfOM)及其不同亲疏水性组分、蛋白模拟溶液、腐殖酸(HA)等进行恒流过滤实验。对不同有机物污染后的膜表面使用全反射傅立叶红外光谱(ATR-FTIR)和X射线电子能谱(XPS)进行表征。结果表明,相对于蛋白质和EfOM等,HA所造成的膜污染最少。ATR-FTIR的结果同时显示,以官能团而言,更多的氨化物(1535cm-1)、脂肪族物质(2860～2970cm-1)和氢氧根(3400cm-1)存在于膜表面。TMP/V数据比较结果表明,在EfOM各亲疏水性组分、蛋白质和HA的对比中,EfOM中的疏水碱性物质(HPO-B)对膜污染的贡献最大,而HA的膜污染贡献最小。UVA和荧光激发-发射光谱(FEEM)结果表明,HPO-B和蛋白质对醋酸纤维素酯膜的污染贡献较大。综合不同分析手段可以对不同有机物造成膜污染的潜能大小得出如下排序:HPO-B>蛋白质>HPO-A、HPI>HA。     

滤坝基质排布方式对微污染水体净化效果的影响

采用吸附效果较好的火山石和炉渣作为填料,构筑了3个室内滤坝小试系统,研究了不同的基质组合配置对滤坝净化污染物的影响.3种不同的基质组配分别方式为:火山石和炉渣均匀混合、沿水流方向先火山石后炉渣和沿水流方向先炉渣后火山石.结果表明,3个滤坝系统对微污染水体具有明显的净化效果,总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH3-N)...     

TiO2光催化对微滤去除腐殖酸的膜污染控制研究

着重研究了不同紫外灯光源和照射时间条件下,TiO2光催化（PCO）对微滤去除腐殖酸过程中的膜污染控制,并探讨了膜污染的控制机理。研究结果表明,TiO2光催化能有效提高微滤对腐殖酸的去除,同时降低膜通量的下降,起到有效控制膜污染的作用。进一步的实验分析表明,TiO2光催化控制膜污染的主要机理在于将腐殖酸降解为易于被TiO2吸附的小分子量物质,吸附腐殖酸降解产物后的TiO2聚合颗粒粒径增大,易于在膜表面形成更为松散的沉积层,并使膜污染从以膜孔堵塞和沉积层污染为主转化为以沉积层污染为主的可逆性污染。     

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 kPa·h-1降低至0.104 kPa·h-1,膜污染周期由8 d延长至31 d,临界通量由8~10 L·（m2·h）-1提高至22~26 L·（m2·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,R2=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。     

BPAC-UF对二级出水中抗生素抗性基因的去除及膜污染缓解机制

采用生物粉末活性炭(BPAC)-超滤(UF)组合工艺去除控制二级出水中抗生素抗性基因(ARGs),并对ARGs的去除和BPAC缓解膜污染机制进行了探讨。结果表明：与直接超滤工艺相比,组合工艺对水中四环素类抗性基因(tetA、tetW)、磺胺类抗性基因(sul Ⅰ、sul Ⅱ)以及溶解性有机碳(DOC)的去除效果均有较大的改善,这主要是由于BPAC对ARGs的吸附降解作用所致;水中16S rDNA、int Ⅰ 1和DOC含量与不同种类ARGs浓度具有显著相关性,强化上述指标的去除可有效促进ARGs的削减;在BPAC投加量较低时,组合工艺的膜比通量较直接UF有所提高,膜污染状况明显改善;直接UF时,膜污染状况与滤饼层过滤模型的拟合度最好,而组合工艺的膜污染状况与标准膜孔堵塞模型和滤饼层过滤模型拟合度均较好。BPAC-UF组合工艺是一种较好的去除ARGs的工艺。     

微滤膜垢分形生长的过程模拟

基于微滤膜系统污垢形成机制和分形理论,建立微滤过程膜表面混合垢生长DLA模型,并通过实验验证了模型模拟的可行性和准确性。选取不同运行周期条件下微滤膜系统中的受污染膜丝,进行膜垢污染生长的实时测试,并与不同运行条件下模型的动态模拟结果进行实际比较分析,结果表明两者分形维数相近,且分形维数与膜污染程度呈正相关,说明该模型能够动态表征膜污染水平,可揭示出微滤过程中膜垢生长的动态变化规律,预测出膜材料的受污染水平。     

膜生物反应器中的膜污染问题

本文主要论述了一体式膜生物反应器的膜污染问题 ,包括膜污染的数学模型、膜污染种类以及防止膜污染的设计与操作、膜清洗等。     

一体式膜-生物反应器中膜污染过程的动态分析

膜污染过程的动态研究对于有效地控制膜污染意义重大。结合膜过滤压差的上升和污染膜表面微观形态的变化 ,对不同污泥浓度和膜通量条件下 ,一体式膜 生物反应器中膜污染过程进行了动态分析。结果表明 ,膜污染初期主要是水中溶解性物质在膜表面附着 ,随后污泥在膜表面沉积。溶解性有机物在膜面的附着 ,对膜过滤压差即膜过滤阻力的变化影响不大 ,而活性污泥在膜表面的大量沉积将导致膜过滤压差迅速上升。污泥浓度愈高 ,膜通量愈大时 ,活性污泥颗粒愈易在膜面沉积。通过停止进出水维持空曝气、降低反应器内污泥浓度或延长膜的停抽时间可以使沉积在膜表面的悬浮污泥脱离膜表面 ,从而使膜过滤能力得到很好的恢复。采用经典的膜污染模型对各运行阶段膜污染模式进行了分析 ,模型拟合结果与电镜观察结果基本吻合。     

TiO_2光催化对微滤去除腐殖酸的膜污染控制研究

着重研究了不同紫外灯光源和照射时间条件下,TiO_2光催化(PCO)对微滤去除腐殖酸过程中的膜污染控制,并探讨了膜污染的控制机理。研究结果表明,TiO_2光催化能有效提高微滤对腐殖酸的去除,同时降低膜通量的下降,起到有效控制膜污染的作用。进一步的实验分析表明,TiO_2光催化控制膜污染的主要机理在于将腐殖酸降解为易于被TiO_2吸附的小分子量物质,吸附腐殖酸降解产物后的TiO_2聚合颗粒粒径增大,易于在膜表面形成更为松散的沉积层,并使膜污染从以膜孔堵塞和沉积层污染为主转化为以沉积层污染为主的可逆性污染。     

膜污染机制及其控制技术研究的新进展

膜污染问题一直是阻碍其发展的限制因素。近年来国际上关于膜污染的研究出现了一些新的变化,对膜污染物的研究深入到更加细化的分类,而且许多新的微观信号检测技术被引入到膜污染机制研究上,在膜污染控制方面取得了一些新的进展。     

Cu-NWs/RGO/PVDF导电微滤膜的制备及其抗污染性能

将铜纳米线(Cu-NWs)和还原氧化石墨烯(RGO)作为添加剂,通过相转化法制备了具有高亲水性和高导电性的Cu-NWs/RGO/PVDF导电微滤膜,将其作为膜阴极放入MFC-MBR耦合系统中且连续运行120 d,研究了其对生活污水的处理效果及抗污染性能。结果表明,Cu-NWs/RGO/PVDF膜与水的界面作用自由能为28.49 mJ·m⁻²,欧姆内阻和活化内阻分别为1.18 Ω和2.82 Ω,说明其具备优良的亲水性和导电性。与对照系统(C-MBR)相比,MFC-MBR耦合系统出水水质更优,系统中SMP和LB-EPS含量更低,膜污染速率更低。利用XDLVO理论结合表面元素集合法对MFC-MBR耦合系统中膜污染机理进行了分析,发现MFC-MBR系统中膜与SMP、LB-EPS和污泥絮体之间的相互作用能更低,从而降低了膜污染速率。