陶瓷膜污染过程分析与膜清洗方法优化

采用膜孔径为50 nm的陶瓷膜错流过滤方式,对碱性高浓度有机洗涤废水进行9个周期的膜通量衰减及反向脉冲清洗再生实验研究.通过设计膜污染阻力构成实验,测算膜污染总阻力及其构成比例.实验结果表明,膜固有阻力比例较低,浓差极化污染较弱,Rt和Rc+Rirt污染阻力稳定性较高,膜堵塞形式兼有孔内堵塞和滤饼过滤;选择质量分数0.1％的稀盐酸和0.2％的草酸溶液膜清洗效果均较好,清洗时间为3 min,脉冲时间和频率为3 s/5 s.     

污泥停留时间对厌氧膜生物反应器处理餐厨废水效能的影响

采用中试厌氧膜生物反应器（AnMBR）处理高浓度餐厨废水,多维分析污泥停留时间（SRT为50、30和20 d）对其运行效能的影响。结果显示,AnMBR在各SRT工况下均展现出较好的稳定性,消化罐pH维持在7.2（7.8之间,膜出水COD去除率达到96%以上。缩短SRT虽然能够有效提高有机负荷,但是过低的SRT会显著降低COD转化率。AnMBR在SRT 30 d工况下可获得最佳处理效能,有机负荷达到（8.7±1.3）kg COD·（m3·d）-1,沼气生产强度达到（4.5±0.8）m3·（m3·d）-1,COD转化率为（82.1±7.3）%。厌氧消化液中胶体态和溶解性大分子有机质的累积是导致膜过滤效能下降的主要原因,控制SRT 30 d有效削减了其积累量,从而提高了膜通量并减缓了膜污染趋势。Ca2+会沉积在污泥混合液中,其浓度随着SRT缩短显著降低。此外,SRT缩短会降低长链脂肪酸（LCFA）的转化率;但是未降解的LCFA很可能与Ca2+形成沉淀,会减轻游离LCFA对微生物活性的抑制作用,进而有助于AnMBR的稳定运行。     

放射通道碟管式反渗透(RCDTRO)系统处理垃圾渗滤液

研究了碟管式反渗透（RCDTRO）系统处理垃圾渗滤液的性能,通过测定处理效果和对膜污染的抵抗力,对RCDTRO的性能进行了评估。研究表明：在不进行预处理和后置处理的情况下,一级RCDTRO系统对COD的去除率为（98.89±0.26）%、氨氮（NH4+-N）的去除率为（96.04±0.21）%、脱盐率为（97.53±0.18）%;良好的出水质量和对膜污染的强抵抗力（更长的清洗周期）进一步说明了RCDTRO系统处理渗滤液的技术可行性和经济适用性。其次,实验得出最佳的操作条件范围：压力为4.2~5.0 MPa,加压泵的频率为35 Hz,回收率为65%~75%。结果表明RCDTRO系统处理渗滤液在技术上和经济上都是可行的,并且能够在相对较低的压力下维持较高的处理效率。     

温度对复合厌氧折流板膜生物反应器处理生活污水效能的影响简

将新型CAMBR反应器（厌氧折流板反应器（ABR）与膜生物反应器（MBR）优化组合）用于处理生活污水,研究温度对该反应器处理效能的影响。实验水力停留时间7.5 h,混合液回流比设置为200%,pH值为6.5~8.5,溶解氧3 mg/L左右。控制3个温度梯度：高温（32~37℃）,中温（20~25℃）,低温（5~10℃）,每个温度运行35 d。结果表明,在高温条件下,系统出水COD、NH₄⁺-N、TN和TP平均浓度分别为25、0.5、12.5和0.7 mg/L。在中温条件下,系统出水COD、NH₄⁺-N、TN和TP浓度分别30、1.2、12.5和0.4 mg/L。在低温条件下,COD和TP分别经过15 d和20 d调整适应,出水可恢复至35 mg/L和1 mg/L。由于低温（10℃以下）对硝化细菌产生强烈抑制,出水NH₄⁺-N去除率最终稳定在35%,TN去除率为40%。低温条件下,该反应器应用于污水处理中需注意适当保温,以保证出水水质。     

RES/PIP混合聚酰胺纳滤膜的制备

以聚砜超滤膜为基膜,间苯二酚（RES）与哌嗪（PIP）混合作为水相溶液,均苯三甲酰氯（TMC）为有机相溶液,采用界面聚合法制备复合纳滤膜。探索了混合水相质量比RES/PIP、TMC浓度、界面聚合时间、热处理温度及热处理时间等界面聚合条件对复合膜分离性能的影响,考察了最佳条件所得复合膜对不同种类无机盐的分离性能,并使用原子力显微镜（AFM）对基膜及所得复合膜表面形貌进行了表征。结果表明最佳聚合条件为：RES质量分数0.5%,PIP质量分数1.5%,TMC质量分数0.15%,水相浸渍时间3 min,界面聚合反应时间60 s,热处理温度80℃,热处理时间3 min;在0.6 MPa下,所得复合膜对4种无机盐的截留顺序依次为Na2SO4>MgSO4>>MgCl2>NaCl,这表明静电排斥作用在纳滤膜分离过程中占主导地位;此外,由基膜和所得复合膜的表面形貌对比结果可得,通过界面聚合反应会在基膜表面形成一层粗糙度较大的聚酰胺功能层。     

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。     

超滤在乙醇厌氧沼液资源化回用中的应用

厌氧沼液经资源化处理后回用于生产,可有效解决传统乙醇生产过程耗水量大和废水处理成本高等突出问题。鉴于超滤是去除厌氧沼液中微生物的常用手段,该方法对管式超滤膜用于处理乙醇厌氧沼液的可行性开展了研究。结果表明：在沼液温度50 ℃、膜面流速为4.5 m·s-1、产水率30%的最佳条件下,膜通量达到174 L·(m2·h)-1;膜污染包括无机污染和有机污染,无机污染主要有Ca2+、Mg2+和Fe3+等,有机污染较为复杂,包括烃、脂肪酸及其衍生物以及腐殖酸、富里酸等;最佳清洗策略是先用柠檬酸和NaClO清洗,然后用NaOH进行清洗,膜通量恢复率达到了98%以上。超滤可以有效去除厌氧沼液中的微生物,避免拌料粉浆的酸化。     

某自来水厂超滤膜污染物成分及化学清洗效果案例分析

以江苏某自来水厂混凝-超滤工艺中PVC中空纤维超滤膜为对象,采用2种化学清洗剂HCl溶液、NaOH溶液对污染膜进行了化学清洗,分析洗脱液成分以确定膜污染的构成,并考察不同清洗剂在实际工程中的应用效果。通过ICP-OES、EEM、TOC分析仪对污染膜洗脱液进行了成分分析,同时采用SEM和ATR-FTIR对清洗前后的膜表面形貌及表面官能团进行表征。结果表明,膜污染物不仅包含蛋白类、多糖类和腐殖酸的有机污染物,还包含以Ca、Mg、Si、Fe元素为主的无机污染物。NaOH溶液除了能够洗脱更多的有机物,还可以有效地去除硅。而HCl溶液则对大分子有机物、疏水性有机物以及Ca、Mg、Fe有较好的清洗效果。HCl溶液的pH越低,或者NaOH溶液的pH越高,清洗效果越好。在工程实际清洗过程中,采用先酸后碱的组合方式,能够获得较高的膜通量。     

垃圾填埋场中硝酸还原酶测定条件优化

作为垃圾填埋场中氮素转化的关键酶之一,硝酸还原酶在填埋场氮素转移的过程中起着重要的作用。以生物反应器填埋场中的垃圾样品为研究对象,以土壤酶学测定方法为基础,对填埋场中硝酸还原酶的测定条件进行了优化研究。结果表明,填埋场中硝酸还原酶的最佳测定条件为：垃圾样品的风干温度为30℃,分别加入1%的KNO₃溶液2.0 mL和1%的葡萄糖溶液0.5 mL,抽气7 min后,置于20℃的培养箱中培养36 h。在该条件下对填埋场中硝酸还原酶活性进行测定,RSD小于1.66％,说明该分析方法结果可靠,精密度高。     

聚合物强化超滤处理含铜废水

聚合物强化超滤工艺（PEUF）是一种将高分子聚合物和超滤技术结合的新型、高效的重金属废水治理方法。以壳聚糖（CTS）为聚合物去除水中的铜离子。考察了吸附络合和超滤过程中影响铜去除率的多种因素。结果表明,溶液pH值为6.0、CTS浓度为0.15 g/L和反应时间为60 min时,通过超滤系统后效果最佳。装载比一定时,铜初始浓度的变化对铜的去除率没有明显影响。CTS对铜的吸附过程符合Langmuir吸附等温方程。还研究了超滤膜的污染情况和膜清洗方法,结果表明,酸清洗效果较好,可使膜通量恢复达87%左右。     

平板陶瓷膜处理油田采出水运行控制优化及膜污染机理

陶瓷膜凭借其机械强度高、化学稳定性好等优点,近年来在油田采出水处理领域得到了广泛的应用。针对陶瓷膜处理油田采出水膜污染控制这一核心问题,采用小试实验与模型分析相结合的方法,深入开展了陶瓷膜处理系统运行控制优化的研究,结合微观表征,阐明了陶瓷膜处理油田采出水膜污染机理。结果表明,陶瓷膜处理油田采出水最佳运行控制工况为：初始膜通量80 L·(m²·h)⁻¹,过滤时间10 min,反冲洗时间30 s,曝气强度3 L·min⁻¹;此条件下陶瓷膜可保持平均膜通量27.82 L·(m²·h)⁻¹。原水和污染层的表征结果表明,胺类或酰胺类、烃类、羧酸类、芳香族、醇类等有机物化合物是造成陶瓷膜污染的主要有机物,Si、Fe、Ca、Mg、Ba等无机盐离子也是膜污染的重要组成部分;过滤过程中膜孔内阻力和凝胶层阻力对陶瓷膜膜污染形成起主导作用。     

MF-UF组合工艺处理再生纸废水的实验研究

针对再生纸废水体系,采用0.2 μm陶瓷微滤膜 （MF）与截留分子量为50 000 Dalton的疏水性PS有机超滤膜 （UF）组合工艺对再生纸废水进行处理。实验结果表明,此组合工艺对再生纸废水COD的去除率可达到846%,处理的废水达到造纸工业水污染物排放标准;根据再生纸废水的性质对膜清洗再生进行了考察,陶瓷膜及超滤膜通量约分别恢复85%与80%左右。     

浸没式MBR在高盐高钙选矿废水深度处理中应用工艺优化

为实现高盐高钙选矿废水高效脱氮并探明浸没式膜生物反应器(submerged membrane bioreactor,SMBR)在选矿废水深度脱氮中应用的工艺条件,研究了水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)和水温对硝化-反硝化特征的影响,运行与间歇时间之比和运行周期对膜污染特征和机理的影响,根据出水水质及其稳定性、膜污染周期和SMBR运行稳定性确定最佳工艺条件。结果表明：在水温高于15 ℃及HRT分别为1.25、2.34、2.50和4.50 d的条件下,进水${\rm{NH}}_4^ + $-N浓度为(593.15±134.23) mg·L−1(平均值±标准差),平均去除率分别为95.90%、81.30%、98.38%和99.91%;进水TN浓度为(688.39±163.97) mg·L−1,平均去除率分别为85.84%、56.97%、54.46%和87.93%。SMBR脱氮良好,且随着HRT的延长,脱氮效率提高,运行稳定性增加,最佳HRT为4.50 d。根据不同水温条件下的硝化-反硝化特征,确定硝化速率和反硝化速率的温度修正系数分别为1.05和1.03;20 ℃和9 ℃(最不利水温)的硝化速率分别为0.022 9 kg·(kg·d)−1和0.012 9 kg·(kg·d)−1,反硝化速率分别为0.090 7 kg·(kg·d)−1和0.064 2 kg·(kg·d)−1。为确保最不利水温条件下的硝化-反硝化效果,HRT应不小于5.40 d。当最不利水温持续时间较短时,HRT宜采用4.50 d,并通过延长污泥龄的方法保证脱氮效果。在运行周期固定为12 min、运行与间歇时间之比分别为5∶1和2∶1的条件下,膜运行时长分别为6.70 d和11.14 d,缩短运行与间歇时间的比例有利于延长膜运行时长;在运行与间歇时间之比固定为2∶1,运行周期分别为12 min和6 min的条件下,膜运行时长分别为11.14 d和65.42 d,缩短运行周期有助于控制膜污染;根据膜污染特征与运行时长,确定最佳运行/间歇时间为4 min/2 min。以上结果表明了SMBR处理高盐高钙选矿废水的最佳工艺条件,可为SMBR在实践工程应用中提供理论依据。     

电絮凝耦合陶瓷膜滤处理屋面雨水回用于养殖用水

为了应对水产品养殖业迅速发展对水资源需求的危机,开发了电絮凝耦合陶瓷膜滤的短流程工艺处理屋面雨水,旨在回用于养殖用水.首先以模拟雨水作为处理对象优化耦合工艺的运行条件,再基于优化的工艺条件,以实际雨水为处理对象进行净水效能和膜污染特性的考察.结果表明:耦合工艺对于屋面雨水的颗粒物、溶解性有机物(DOM)、总磷、重金属和...     

GO/PAN复合正渗透膜制备的影响因素及性能分析

以聚丙烯腈(PAN)为制膜基材,采用界面聚合法制备复合正渗透膜,研究了不同基膜组成、界面聚合条件对复合膜性能的影响及抗污染性能,并进一步添加氧化石墨烯(GO)进行共混改性,优化复合正渗透膜性能。结果表明,最佳基膜组成为,以16%的PAN为聚合物,以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂。最佳界面聚合条件为,将基膜浸没在2%的间苯二胺(MPD)水相溶液(pH=9)中120 s,然后与0.1%的均苯三甲酰氯(TMC)进行界面聚合反应60 s从而生成活性层,且活性层正面附着,最后于60 ℃下热处理3 min,所得复合膜具有较好的渗透性能。此外,经GO改性后,复合膜表面形成一种具有不同含氧官能团的层层堆叠式GO片层,导致膜的水通量上升了26%,截留率依然保持在99.90%以上,并且复合膜的抗污染能力得到明显提高。     

陶瓷膜处理二级出水运行优化控制与膜污染机制分析

实现膜污染有效控制是充分发挥陶瓷膜在废水处理及回用领域适用性的关键。为此,构建了平板陶瓷膜反应器,针对性地开展了平板陶瓷膜处理市政污水二级出水运行优化控制与膜污染机制分析研究。结果表明,通过四因素三水平正交实验,得出本实验条件下最佳运行控制工况为：蠕动泵转速200 r·min⁻¹(对应初始膜通量200 L·(m²·h)⁻¹)、过滤时间10 min、水力反冲时间30 s、间歇运行时间2 min;在此运行工况下,平板陶瓷膜可保持平均膜通量43.08 L·(m²·h)⁻¹以上稳定运行16 d(384 h),期间系统出水浊度、色度、COD等水质指标稳定满足《城市污水再生利用 城市杂用水水质》(GB/T 18920-2002)标准要求;原水和膜污染层元素及官能团对比表征结果表明,脂肪族类、酰胺类、无机硅化物类以及无机金属离子是造成膜污染的主要污染物,而凝胶层阻力则对平板陶瓷膜膜污染形成起主导作用。     

超滤法预处理L-乳酸发酵液

以白酒酒糟乳酸发酵液为研究对象,采用截留分子量为100 kDa的中空纤维超滤膜（聚偏氟乙烯PVDF膜）去除其中的蛋白质等杂质,为后续电渗析分离提纯L-乳酸提供合格的料液。研究表明,操作压力、温度、pH值和进料速度对蛋白质截留率、乳酸回收率和发酵液的膜通量均有影响;乳酸回收率与蛋白质截留率基本呈负相关关系,是因为被截留的蛋白质等在膜面形成滤饼层,有吸附并截留乳酸的作用。通过单因素实验,确定了在操作压力为20 kPa,温度为27℃,pH为3.9,进料速度为280 mL/min的情况下处理效果最好,蛋白质截留率可达到98.01%,乳酸回收率可达到97.78%,发酵液的膜通量为7.26 L/（m2·h）。