在线混凝-超滤中膜污染与絮体水动力学的关系

为了解在线混凝-超滤过程中膜污染与组件内部絮体水动力学的关系,采用一种粒子成像测速技术PIV,在线监测混凝-超滤过程中絮体在组件内的流动状况及流体力学特性,并采用SEM对污染后的膜进行了分析表征。结果表明,在0.05 MPa下,随运行时间延长,出现了膜通量衰减现象。同时,膜表面絮体的水动力学性质发生较大的变化,PIV实验发现沿中空纤维膜轴向,上部絮体水动力现象变化较大,中部次之,下部变化最小,对应的SEM照片可以看出膜污染在轴向分布不均,上部污染最重,中部次之,下部最小。     

不同氨氮浓度对混凝-超滤组合工艺水质处理效果及膜通量的影响

我国地表水源污染物中氨氮是普遍存在的,且难以处理,实验选择混凝-超滤组合工艺,腐殖酸为NOM的代表物,通过考察污染物中氨氮不同含量水平的变化,考察氨氮含量对出水水质、通量下降和污染类型这3个方面的影响。结果表明,在给定实验条件下,氨氮含量由0.1 mg/L增大至0.5 mg/L时,加快了污染物在膜表面的沉积,最终导致出水有机物含量降低。PVDF和PVC膜的TOC去除率分别提高17.31%和23.21%,UV254去除率分别提高2.78%和11.72%,膜组件通量分别下降了3.51%和10.17%。考察膜污染类型,发现氨氮促进了标准孔堵塞和滤饼层形成,同时削弱完全孔堵塞和中间孔堵塞。     

微波调质对剩余污泥结构及其脱水性能的影响

研究了微波辐射功率及微波时间对剩余污泥脱水特性的影响,测试分析了微波处理后污泥的粒径（d0.5）、分形维数（D3）、絮体强度（FS）、表面相对疏水性（RH）,以及这些参数与污泥脱水性能之间的相关性。结果表明,微波功率为540 W、微波时间为15 s时污泥脱水性能最好,此时d0.5、D3、FS、RH相对原污泥都有明显增大。从多元线性模型拟合结果可知,污泥特性参数d0.5、D3、FS对污泥比阻均有显著影响。     

混凝剂品种对混凝-超滤联合工艺膜污染的影响

本实验以工业化学合成聚合硫酸铁混凝剂和自制生物聚合硫酸铁为例,考察了铁系混凝剂品种对地表水浊度、TOC和UV254的去除效果,混凝剂品种对混凝-超滤联合工艺处理地表水过程中超滤膜污染的影响。混凝实验结果表明,在10 mg/L(以Fe3+计)最佳投加量下,两类混凝剂对浊度、TOC和UV254的去除率基本相同。超滤膜污染实验结果表明,生物聚合铁预处理水样通量衰减速度略大于化学聚合铁预处理水样;膜污染阻力分析结果显示,随着循环次数的增加,工业化学合成聚合铁预处理水样造成的不可逆污染阻力逐渐增加,而生物聚合铁预处理水样造成的不可逆污染阻力却略有下降;膜污染机理分析表明,2组过滤过程的膜污染类型基本相似,由最初的膜孔堵塞过渡到最终的滤饼层污染。SEM分析表明,生物聚合铁预处理水样的膜污染较为严重。     

pH对活性污泥表面特性和形态结构的影响

采用4个平行的序批式反应器,研究了不同pH下活性污泥絮体表面特性和形态结构的变化.结果表明:酸性条件下(pH=4.0,5.5)污泥产生的胞外聚合物总量较多,其中多糖和蛋白质的含量远大于中性(pH=7.0)和偏碱性条件(pH=9.0).污泥表面Zeta电位随pH的升岛而降低;pH对污泥相对疏水性的影响规律并不明显,EPS组成比例较EPS总量本身更易影响污泥表面相对疏水性;此外,在酸性条件下,丝状菌大量生长,导致污泥絮体的平均粒径增大,并且呈现双峰粒径分布,絮体分形维数较低,结构松散;在中性条件下,无明显丝状菌牛长,絮体平均粒径减小,分形维数较高,结构致密;偏碱性条件下,虽然没有出现大量丝状菌,但絮体平均粒径较中性条件略有增大,分形维数相应减小.     

基于絮体吸附的一体式超滤工艺中试运行效果

基于吸附的一体式超滤工艺因其占地面积小等优势逐渐受到关注。然而,已有研究多采用粉末活性炭、纳米铁、甚至砂砾石等颗粒型吸附剂,不仅运行过程中存在刮伤膜表面的风险,且缺乏实际运行参数。混凝剂水解絮体松散且吸附效能强,为此,以江苏常州某河流水样为原水,考察了基于絮体吸附的一体式超滤工艺中试运行效能。结果表明,运行过程中滤饼层是引起超滤膜污染的主要原因;相比粉末活性炭(powdered activated carbon, PAC)和铁盐絮体,一体式铝盐絮体-超滤工艺运行效果较差;与PAC相比,松散的絮体使得一体式铁盐-超滤工艺膜表面滤饼层较薄,膜污染负荷较低,缓解膜污染的效果更优;与单独超滤膜处理相比,投加最优剂量的粉末活性炭和铁盐后分别将运行时间延长71.4%和100%;加氯预处理能灭活膜池内微生物,但仅在一定程度上减缓了膜污染。对于出水水质,一体式铁盐絮体-超滤工艺平均出水浊度低于0.1 NTU,出水铁的质量浓度低于国家饮用水水质标准(GB 5749-2006),同时对总有机碳、总磷、氨氮等指标的去除率均有一定程度的提高。     

助凝剂投加量及pH对BF-UF工艺膜污染的影响

以聚丙烯酰胺(PAM)为助凝剂,在加载絮凝(BF)与超滤(UF)组合工艺净水过程中,系统考察了PAM投加量和原水pH对膜通量衰减及污染可逆性等的影响,并结合加载絮体形态特征与膜污染的相关性,进一步探究了膜污染的生成机理。结果表明,PAM投加量对加载絮体形态、膜滤效能和膜污染的影响显著,且PAM投加量在不足或较大的情况下均会产生不利影响,应以0.3 mg·L⁻¹为宜;在中性条件下的膜污染程度低于偏碱性条件下,而酸性条件下的膜污染程度最为严重,此时膜表面累积形成滤饼层与膜本身之间的静电作用主导膜污染;对于平均粒径大于0.75 mm、分形维数小于1.35的加载絮体,其粒径较大、结构较为松散时形成的滤饼层并不能有效缓解膜污染。从优化运行的角度来看,减少加载絮凝水样中溶解态污染物和未被捕获微砂颗粒的含量以及不含微砂的凝聚体的占比,成为延缓膜污染和稳定出水水质的关键。     

水样pH对不同碱度含藻水混凝性能的影响

为探明碱度对混凝去除藻细胞及其分泌有机物的影响,保证饮用水水质。以铜绿微囊藻为研究对象,选用氯化铝(AlCl3·6H2O)作为混凝剂进行混凝实验,考察了不同碱度的含藻水样在pH为6.0~9.0条件下的混凝性能、絮体特性和出水余铝。结果表明：当水样pH=6.0时,相对于低碱度(95、175和245 mg·L−1)水样,碱度较高(330 mg·L−1和415 mg·L−1)的水样Zeta电位趋近于0,可有效降低颗粒间的排斥力,藻细胞的去除率达到74.45%以上(低碱度水样藻细胞去除率在31.64%以下),出水余铝最低为0.003 6 mg·L−1(低碱度时为0.088 9 mg·L−1);当水样pH≥6.5时,碱度较低的水样依靠吸附架桥和网捕卷扫协同作用,使得藻细胞去除率最高达到94.31%,出水余铝可降低至0.035 3 mg·L−1;随着碱度的增加,铝盐水解生成的Al(OH)3胶状沉淀逐渐转变为${{\rm{Al}}\left( {{\rm{OH}}} \right)_4^ -} $,使得网捕卷扫作用减弱,藻细胞去除率有所下降;当水样pH=7.5时,随着碱度增加,平衡时絮体粒径从811.02 μm降低至540.62 μm,絮体强度因子从35.97%降低至24.79%,恢复因子从35.31%增加至47.88%,分形维数从1.586减小到1.372。通过调节水样pH,可有效缓解碱度对含藻水混凝过程的影响,提高藻细胞的去除率。     

漠-生物反应器混合液性质对膜污染影响的研究进展

膜-生物反应器作为一种新型的污水处理和回用技术。近年来在基础研究和实际应用领域都得到广泛关注，但是影响其长期稳定运行的膜污染问题却一直没有得到深入研究和解决。混合液特性是影响膜污染控制的重要因素。从混合液理化性质（组成、功能、结构和环境因素）和生物学性质（微生物群落结构、微生物功能特征）2个方面进行介绍，综述了目前关于混合液性质与膜污染关系的研究现状。目前的研究虽然取得一定进展，但在相关性分析、群落特征与膜污染关系、污染层形成机理等方面仍存在许多不足。     

流体流动状态对超滤效应及膜污染的影响

超和为膜分离技术的一种,由于具有效率高、能低等优点已经我种行业广泛应用。但是,浓差极化和膜污染却极大降低分离效率,成为制约膜分离技术推广应用的重要因素。解决和减轻浓差极化和膜污染的方法有很多,本文着重于流体流动状态对浓差极化和膜污染的影响进行论述。     

混凝-超滤短流程工艺处理北方水库原水简

采用混凝-超滤膜短流程工艺对大伙房水库原水进行处理,考察其除污染性能和膜污染情况,并对该短流程工艺参数进行优化。结果表明,当利用超滤膜直接过滤原水时,膜污染较重,并且对污染物质的去除率较低;而采用混凝-超滤短流程工艺时,膜污染得到一定程度上的缓解;当絮凝剂投加量为7 mg/L、膜清洗周期为30 min时,对浊度、COD_Mn和UV₂₅₄的去除率分别为95.61%、40.42%和37.12%,出水水质能够满足生活饮用水卫生标准。     

混凝-超滤短流程工艺处理北方水库原水

采用混凝-超滤膜短流程工艺对大伙房水库原水进行处理,考察其除污染性能和膜污染情况,并对该短流程工艺参数进行优化。结果表明,当利用超滤膜直接过滤原水时,膜污染较重,并且对污染物质的去除率较低;而采用混凝．超滤短流程工艺时,膜污染得到一定程度上的缓解;当絮凝剂投加量为7mg／L、膜清洗周期为30min时,对浊度、CODMn和UV254的去除率分别为95．61％、40．42％和37．12％,出水水质能够满足生活饮用水卫生标准。     

电絮凝-超滤组合技术处理含铜废水

采用电絮凝-超滤（electrocoagulation-ultrafiltration,EC-UF）组合技术对含铜废水中的铜离子进行了处理实验研究。讨论了电流密度、初始pH、初始铜浓度和初始电导率等因素对铜的去除效果和膜污染的影响,并分析了这些影响因素对EC-UF组合技术效率的作用机制。结果表明,在电流密度J=50 A·m-2、初始铜浓度C（Cu2+）≤40 mg·L-1、初始pH=4~8、初始电导率σ=2 mS·cm-1、电解时间20 min的条件下,废水中铜的去除率达到99.6%并有效的减缓了膜污染。本研究为EC-UF组合技术除铜的实践应用提供了科学依据。     

颗粒物粒径和有机物分子量对超滤膜污染的影响

采用不同孔径和截留分子量的膜对原水进行预过滤,研究不同粒径的颗粒物和不同分子量的有机物对膜污染的影响。结果表明,随着预过滤膜孔径或截留分子量的减小,原水中浊度、CODMn、DOC和UV254的去除率逐渐提高,超滤膜运行的跨膜压力(TMP)比直接过滤原水时降低;经孔径为1.2μm和0.45μm的膜预过滤后,超滤膜运行的TMP仍上升较快,而经过截留分子量为100 kDa及以下膜预过滤后,膜污染比较缓慢。对膜阻力构成分析的结果表明,随着预过滤膜孔径或截留分子量的减小,超滤膜运行过程中的表面饼层阻力逐渐减小,堵孔阻力也有明显降低,但预膜滤不能有效降低膜的吸附阻力。超滤膜表面的扫描电镜观察结果表明,经过截留分子量在100 kDa及以下的膜预过滤后,超滤膜表面比较干净,此时的膜过滤阻力主要来源于吸附和堵孔阻力。     

短流程膜工艺中紫外预处理对膜生物污染的影响

近年来,以超滤膜为核心的短流程工艺因其占地面积小、净水效率高备受关注,但随之而来的生物污染问题是阻碍长期运行的瓶颈。基于此,考察了紫外预处理作用下,短流程工艺长期运行条件下的膜污染行为。结果表明,一定程度的紫外预处理(180 μW·cm-2)能有效减缓短流程膜工艺的生物污染问题。运行60 d后,膜池中微生物的死亡/存活比率由39.90%/60.10%升高至66.40%/33.60%,滤饼层中胞外聚合物浓度为未经紫外预处理时的76.50%。此时,紫外预处理的跨膜压差上升至34.40 kPa,而未经紫外预处理的跨膜压差高达41.50 kPa。然而,紫外预处理由于灭菌范围广和不可持续性,导致膜表面滤饼层中的微生物群落结构和丰度几乎无变化。同时,紫外预处理对出水水质几乎无影响。     

强化混凝-平板折转错流超滤工艺处理脱墨废水

采用强化混凝-平板折转错流膜分离技术对脱墨废水的二级生化出水进行了深度处理中试研究,从运行方式、超滤膜种类、清洗方式、长期运行稳定性等方面评估了工艺适用性。结果表明,间歇运行方式可有效降低滤饼层阻力(R_c)和浓差极化阻力(R_g),缓解膜污染,提高水通量和出水水质。亲水性强、截留分子质量(30 kDa)较大的聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜可以延缓膜污染,提高产水率和出水水质;比截留分子质量(8 kDa)较小的PES膜更适宜脱墨废水二级生化出水的处理。正反同步冲洗可有效清洗膜表面及膜孔内部,显著降低滤饼层阻力(R_c)、孔堵阻力(R_f)、浓差极化阻力(R_g),且可避免反冲洗损伤膜表面功能层。在跨膜压差为0.025 MPa、聚合氯化铝投加量为2 g·L⁻¹条件下,采用停歇2 min、运行8 min操作方式,PVDF超滤膜可在膜通量为80 L·(m²·h)⁻¹以上连续运行50 h,COD、浊度、色度的平均去除率分别可达79.1%、99.9%和99.4%,满足我国《工业用水水质标准》(GB/T 19923-2005)中循环冷却水系统补水要求,且清洗后水通量可恢复95%以上,表明该技术具有深度处理脱墨废水的应用潜力。