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(NH₄C₂H₃O₂)、乙酸钠(NaC₂H₃O₂)和乙酸钾(KC₂H₃O₂) 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((NH₄)₂SO₄)、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·(m²·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。     

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。     

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。     

正渗透膜过滤特性及污染物截留性能

采用NaCl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NaCl、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NaCl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。     

FO深度处理垃圾焚烧厂渗滤液的运行效能及膜污染特性

针对垃圾焚烧厂渗滤液负压原位碱度脱氨出水中COD和氨氮浓度无法满足现行排放标准的问题,采用正渗透 (FO) 对出水进行进一步处理;探究膜朝向、汲取液浓度和错流速率对正渗透运行性能的影响,确定最佳运行参数;通过FO连续运行实验,确定正渗透连续运行下的膜清洗方案;采用三维荧光 (EEM) 结合平行因子分析方法 (PARAFAC) 对膜污染物质和特性进行分析。结果表明：活性层朝向汲取液 (AL-DS) 与活性层朝向原料液 (AL-FS) 模式相比,可以取得更高的初始通量,但膜通量下降速率更快,且具有更强的膜污染,物理清洗恢复率更低;而AL-FS的膜通量更稳定,且具有较低的膜污染趋势;汲取液浓度为2 mol·L⁻¹时,初始通量为14.81 L·(m²·h)⁻¹,运行10.5 h后,脱氨出水的浓缩倍数为10倍,出水水质可以达到排放标准;物理清洗后,通量恢复率为90%,膜污染程度较轻;提高错流速率至8 cm·s⁻¹可以减缓膜污染,而进一步提高错流速率对膜通量并没有明显的促进作用;连续运行实验结果证明将物理清洗与化学清洗相结合以实现高效的正渗透操作是可行的;膜污染主要成分为色氨酸类物质、腐殖质类物质和富里酸类物质,膜污染贡献大小为色氨酸类物质>富里酸类物质>腐殖质类物质。由此可知,采用FO深度处理垃圾焚烧厂渗滤液负压原位碱度脱氨出水,可以使出水达到排放标准,并且在FO运行过程中,通过选取合适的运行措施可以适当减缓膜污染,确保FO稳定运行。该研究结果可为FO处理垃圾焚烧厂渗滤液工业化规模提供理论基础和应用参考。     

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、FeCl₃、Al₂(SO₄)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。     

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。     

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。     

多效膜蒸馏技术浓缩回收废水中的二甲基亚砜

利用具有内部潜热回收功能的气隙式多效膜蒸馏(MEMD)组件对含二甲基亚砜(DMSO)的化纤废水进行了浓缩回收研究,考察了料液中DMSO浓度、进料流量、进料温度和膜侧进口温度对膜通量、造水比、分离因子和回收率的影响。结果表明,多效膜蒸馏可以将DMSO废水浓缩至200~300 g/L;初始浓度为6.2 g/L时,造水比和分离因子最高值分别为12.4和76.0;虽然膜通量、造水比和分离因子均随料液浓度增大而下降,但是当DMSO浓度达到200 g/L时,膜通量、造水比、分离因子仍分别高达3.74 L/(m2·h)、7.1、32.1;在整个浓缩过程中,回收率维持在99.6%以上;当DMSO废水浓缩达到150 g/L以上时,含有少量DMSO的渗透液可作为二次料液继续用MEMD过程浓缩。膜组件在连续运行的1个月内保持了良好的操作性能。该实验研究表明,多效膜蒸馏过程可以高效节能地浓缩回收化纤废水中的DMSO。     

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。     

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.     

纳滤膜技术在地下水除砷应用中的研究进展

砷污染突发事件的频发严重威胁着地下水饮用水水源的水质安全,加之饮用水控制标准的提高,就对饮用水除砷技术提出了更高的要求,而纳滤(NF)膜分离技术为饮用水除砷提供了新的思路。首先概述了地下水中砷的存在形态、化学性质以及我国高砷地下水地区分布,然后分析了NF膜特点、除砷机理与性能,系统地阐述了各种因素包括膜操作因素（操作压力、膜回收率、膜排布方式等）和原水水质因素（pH、水温、共存离子、共存有机物及砷浓度与砷价态等）,对NF膜除砷性能的影响。此外,对NF除砷的关键问题,如原水预处理、膜浓水处理、膜污染及其清洗等,也作了探讨。最后,总结了目前NF除砷应用中所面临的问题,探索性提出了NF膜技术在除砷应用中的研究方向。     

基于海水和盐田水的正渗透驱动液

采用海水和盐田水作为驱动液,研究正渗透过程中的通量变化和膜污染特征,探索其作为驱动液的可行性。结果表明,海水和盐田水含有大量的盐离子,具有高的渗透压,海水、2#、5#和9#盐田水与0.42、0.8、2.2和4.2 mol/L的氯化钠具有同样的通量行为。随海水和盐田水浓度增加,通量增加,同时污染也越严重。扫描电子显微镜观察和荧光光谱分析发现,盐田水中的硅酸盐和有机物会沉积在膜表面,引起比较严重的膜污染,尤其是高浓度的盐田水。海水和盐田水作为正渗透过程中的驱动液需要进行一定的预处理。     

小型正渗透静态膜组件的净水实验

以葡萄糖溶液为汲取液,用1种小型正渗透静态膜组件,研究了温度、压强等操作条件对正渗透膜脱盐性能的影响,以及正渗透膜对实际污水中污染物的截留效果。结果表明,在15~45℃的温度范围内,2、5和8 g·L-1的苦咸水对应的产水量均随温度的升高而增大,脱盐率则均随温度的升高而减小;在0~1 700 Pa的压强范围内,2、5和8 g·L-1的苦咸水对应的产水量均随压强的提高而增大,苦咸水浓度越高,对应的产水量增幅越大,2 g·L-1苦咸水的脱盐率随压强的提高而增大,5 g·L-1苦咸水的脱盐率随压强的提高呈先增后减的趋势,8 g·L-1苦咸水的脱盐率则随压强的提高而减小;膜组件对实际污水中的污染物均有较好的截留效果,总硬度及硫酸盐的去除率分别为94.55%和96.13%。     

新型真空膜渗透结晶工艺初探

真空膜渗透结晶工艺(vacuum membrane percrystallization, VMPC)是一种新型膜结晶工艺,可同步实现溶质的结晶及其与溶剂的分离回收。以NaCl溶液为目标物系,对VMPC过程的原理进行了分析,初步考察了进料液温度、浓度和操作压力对该工艺产能的影响。结果表明：VMPC过程是膜渗透和真空压差闪蒸结晶的协同作用的过程,随进料液温度的升高,结晶盐通量和水通量均增大;随进料液浓度的升高,结晶盐通量增大,水通量降低;而操作压力对工艺产能影响较小,但对生成晶体的形貌影响显著;当进料液温度为34 ℃,进料质量分数为25%,操作压力为0.5 kPa时,可获得高达8.04 kg·(m²·h)⁻¹的盐通量和30 L·(m²·h)⁻¹的水通量,远高于现有太阳能驱动膜结晶技术的产能。针对现有膜滤浓缩液类高浓盐水结晶工艺流程复杂、能耗高、效率和产能低的问题,VMPC工艺为新型高效处置技术的开发及应用提供了可行的解决方案。     

膜技术在污水治理及回用中的应用

ISBN7 5025 6114 5,刘茉娥蔡邦肖陈益棠编著, 16开,化学工业出版社 2005年 1月出版发行,40 00元本书的第 1章简单介绍污水回用对水质的要求及膜技术在污水治理中的作用和应用概况;第 2章介绍与污水治理有关的膜过程:微滤、超滤、纳滤、反渗透、电膜分离、渗透汽化和膜集成技术的原理、治理回用中使用的情况以及近年膜技术的发展趋势和市场状况;第 3章介绍污水处理中用的膜、膜组件和膜生物反应器,重点介绍了近年开发的适用于大规模污水处理的CMF、CMF S、ZeeWeed及Kubota等膜组件的结构、性能及使用情况,并介绍了污水处理中膜生物反应…     

垃圾焚烧发电厂渗滤液MBR-NF截留液中腐植酸的超滤分离回收

垃圾焚烧发电厂渗滤液MBR-NF膜截留液因含有高浓度的难降解有机物和无机盐而难以处理。考虑其所含有机物大部分为腐植酸,可加于资源利用。本研究采用超滤对MBR-NF膜截留液中的腐植酸进行分离回收。实验结果表明,超滤能有效分离截留液中有机物和无机盐离子,分离因子与体积浓缩倍数(CF)呈良好的线性关系;回收样品的腐植酸含量达到36 g/L以上,重金属含量低于相关标准限值,表明采用超滤分离回收垃圾焚烧发电厂渗滤液MBR-NF截留液中的腐植酸是可行的。     

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。     

MFC-电催化膜反应器中PPy-PVDF/碳纤维膜的污水处理性能

为解决膜分离技术在水处理中存在膜污染和高能耗的问题,通过电氧化聚合法将聚吡咯(polypyrrole,PPy)沉积在PVDF/碳纤维膜上,制备高活性的PPy-PVDF/碳纤维膜;研究不同沉积时间对电催化膜催化活性的影响及微电场环境对PPy-PVDF/碳纤维膜污染的影响;并构建MFC-电催化膜反应器,测试反应器在处理污水时的产能效果。结果表明,恒电位(0.8 V)聚合10 min时,PPy10-PVDF/碳纤维膜的催化活性最高,PPy的最佳沉积密度为0.75 mg·cm-2。抗污染通量测试结果表明,在0.4 V·cm-1的微电场下,PPy10-PVDF/碳纤维膜的稳定通量(317 L·(m~2·h)~(-1))比无电场时(212 L·(m~2·h)~(-1))提高了约49.5%,说明MFC-电催化膜反应器中的微电场可以有效减缓膜污染。在MFC-电催化膜处理污水的过程中,反应器对COD去除率高达96%以上;反应器产能最大功率密度为166 mW·m-3,与空白PVDF/碳纤维膜(产能密度为99 mW·m-3)相比提高了约67%。PPy10-PVDF/碳纤维膜在MFC-电催化膜反应器表现出较高的污染物去除率、能源回收效率及对膜污染的有效控制。     

SMBR内气液两相流三维CFD模拟

应用CFD软件Fluent对浸没式膜生物反应器(submerged membrane bioreactor,SMBR)内气液两相流进行数值模拟研究,重点考查曝气系统的改变对气液两相流态的影响,并结合PIV实验验证模拟结果,从而为反应器的优化设计及膜污染的控制提供理论依据。模拟结果表明,SMBR内曝气强化了气液两相紊动,膜表面液相速度沿反应器高度增加且形成循环流动,有利于膜面污染物的脱落;反应器内气含率分布不均匀,出现死区,不利于微生物的生长;经实验验证,模拟结果吻合良好。