Drinking water production by ultrafiltration of Songhuajiang River with PAC adsorption

In recent years, membrane ultrafiltration （UF） of surface water for drinking water treatment has become a more attractive technology worldwide as a possible alternative treatment to conventional clarification. To evaluate the performance of ultrafiltration membranes for treatment of surface water in North China, a 48-m^2 low pressure hollow fiber membrane ultrafiltration pilot plant was constructed. Ultrafiltration was operated in cross-flow and with powdered activated carbon （PAC） adsorption. Turbidity was almost completely removed to less than 0.2 NTU （below Chinese standard 1 NTU）. It was found that PAC addition enhanced organic matter removal. The combined process of PAC/UF allowed to 41% removal of CODMn, 46% removal of DOC and 57% decrease in UV254 absorbance. The elimination of particles, from average 12000/ml in the raw water to approximately 15/ml in the permeated, was observed. When PAC concentration was below 30 mg/L, backwashing could recovery the membrane flux with backwash interval/backwashing duration of 1/30.     

Membrane fouling in ultrafiltration of natural water after pretreatment to different extents

The combined fouling during ultrafiltration(UF) of surface water pretreated to different extents was investigated to disclose the roles of polysaccharides, proteins, and inorganic particles in UF membrane fouling. Both reversible and irreversible fouling decreased with enhanced pretreatment(biologically active carbon(BAC) treatment and sand filtration). The sand filter effluent fouled the membrane very slowly. The UF membrane removed turbidity to less than 0.1 nephelometric turbidity unit(NTU), reduced polysaccharides by 25.4%–29.9%, but rejected few proteins. Both polysaccharides and inorganic particles were detected on the fouled membranes, but inorganic particles could be effectively removed by backwashing. The increase of turbidity in the sand filter effluent to 3.05 NTU did not significantly increase the fouling rate, but an increase in the turbidity in the BAC effluent to6.11 NTU increased the fouling rate by more than 100%. The results demonstrated that the polysaccharide, not the protein, constituents of biopolymers were responsible for membrane fouling. Membrane fouling was closely associated with a small fraction of polysaccharides in the feed water. Inorganic particles exacerbated membrane fouling only when the concentration of fouling–inducing polysaccharides in the feed water was relatively high. The combined fouling was largely reversible, and polysaccharides were the predominant substances responsible for irreversible fouling.     

混凝-超滤联用技术制备自来水的试验研究

采用混凝+超滤联用技术以苏州太湖水为原水进行制备自来水的实验。结果表明,投加混凝剂能够有效降低中空纤维膜表面的污染,采用气压水反洗技术系统跨膜压差能够有效恢复,常规化学清洗能有效清除膜表面的污染物,长时间运行后膜丝完整性良好,无"断丝"现象。混凝+超滤联用能有效去除原水中的各种污染物,浊度去除率99.5%以上,TOC去除率45%～50%,UV254去除率43%～45%,总铁去除率90%以上,水的利用率在87%左右。产水水质达到或优于《生活饮用水卫生标准》GB5749-2005。     

Membrane flux dynamics in the submerged ultrafiltration hybrid treatment process during particle and natural organic matter removal

Exponential relationship was developed to quantify the normalized membrane flux dynamics during the filtration period and fitted the results well.     

粉末活性炭预沉积去除藻类有机物及其对膜污染的影响

以东海原甲藻分泌的藻类有机物（AOM）为研究对象,研究粉末活性炭预沉积和预吸附两种膜前预处理手段对海水中AOM的去除作用,对比分析AOM直接超滤、预沉积和预吸附后再超滤时膜通量、膜阻力分布、膜表面亲疏水性和粗糙度的变化,探讨粉末活性炭孔隙结构、沉积量对AOM去除效果及超滤膜污染的影响.结果表明,活性炭预沉积和预吸附能够提高超滤膜对含AOM海水中DOC和UV₂₅₄的去除率,预沉积对AOM的去除作用优于预吸附,介孔活性炭较微孔活性炭的预沉积效果更好,当介孔活性炭PAC2的沉积量为0.4g/L时,DOC和UV₂₅₄的去除率较直接超滤分别提高了25.1%和33.6%.紫外吸收比指数（URI）分析表明,活性炭预沉积和预吸附对有机物的去除作用具有选择性,AOM中芳香族物质较脂肪族羧基类物质更易被除去.粉末活性炭预沉积下AOM超滤时的滤饼层污染阻力（R_c）和膜孔堵塞阻力（R_p）较直接超滤分别降低了39.6%和81.2%,活性炭在超滤膜表面形成的滤饼层结构将AOM与超滤膜进行了隔离,能够减缓膜污染速率,对于控制膜的不可逆污染亦具有重要作用.     

超滤及其组合工艺对污水的深度处理试验

超滤及其组合工艺 ,混凝 UF和粉末活性炭 (PAC) UF对污水深度处理的试验结果表明 ,超滤对水中浊度几乎可以完全去除 ,对细菌和大肠杆菌的去除效率大于 99% ,对水中有机物、氨氮、总铁和总锰也均有一定的去除。超滤前加混凝预处理或粉末活性炭吸附后 ,提高了水中有机物的去除率 ,同时减轻了膜污染 ,提高了膜通量和产水量。此外 ,三种工艺在等量冲洗用水的条件下 ,适当缩短过滤周期 ,增加反冲洗频率均提高了单位能耗产水量。     

微絮凝直接纤维过滤去除低浊水中的腐殖质

通过批量和连续动态试验研究了微絮凝直接纤维过滤去除低浊饮用水中微量腐殖质的效能与条件．结果表明,富里酸（ FA） 的去除率与纤维滤料的堆密度、絮凝剂的投加量、过滤速度、原水浊度等有关．对10NTU 以下的模拟低浊水,适宜的纤维堆密度为74.4g/L,滤床高为1.2mｍ ．在此条件下,当过滤速度为30m/h、原水浊度约9NTU 、聚合氯化铝（PAC） 投加量1.75mg/L 时,对水中2mg/L 的FA平均去除率约75 ％ ,工作周期（ 浊度小于0.3NTU 、水头损失小于1.8m ） 在24h以上．     

强化混凝与超滤组合工艺净化湘江水——采用不同混凝剂的比较

采用强化混凝-超滤组合工艺对湘江水进行了净化研究,通过加入不同的混凝剂[Al₂(SO₄)3·18H2O、FeCl₃]以及粉末活性炭(PAC),比较了三者对于湘江水的处理效果和对膜过滤性能的影响.结果表明,混凝剂的选择与用量对水中污染物质的去除和膜过滤性能有很大的影响.经过组合工艺处理后,系统出水的浊度小于0.1NTU,TOC小于2mg/L,铁、锰的含量低于0.1mg/L.     

粉末活性炭预处理对超滤膜通量的影响

研究了粉末活性炭预处理对改善超滤膜过滤通量的效果.试验采用了4种具有不同亲疏水性的水样,着重探讨粉末活性炭对有机物的疏水性和亲水性组分的去除效果以及所带来的通量改善.试验结果表明,对于4种水样,超滤膜直接过滤原水时,通量下降严重.虽然粉末活性炭预处理能在一定程度上提高通量,但通量下降的趋势仍未改善.对有机物各组分的分析表明,直接过滤原水时,膜主要截留疏水性有机物;粉末炭吸附主要去除亲水性有机物,而超滤膜过滤粉末炭处理水时,主要截留疏水性有机物.由此,超滤膜的通量下降主要是由疏水性有机物引起的,亲水性组分对通量的影响较小.     

预涂动态膜强化超滤去除海水中有机物及其对膜污染的影响

以粉末活性炭和硅藻土为涂膜材料,在聚醚砜超滤膜表面形成预涂动态膜,考察了预涂动态膜对海水中有机物的去除效果和作用机制,通过比较分析直接超滤和预涂动态膜过滤海水前后膜表面亲疏水性、形貌结构、粗糙度及膜阻力分布的变化,探讨了活性炭和硅藻土预涂覆对超滤膜污染的影响.结果表明,预涂动态膜可提高超滤膜对海水中溶解有机碳(DOC)和UV_(254)的去除率,活性炭预涂动态膜对海水中DOC和UV_(254)的去除率较直接超滤分别提高11.2%和11.3%.硅藻土预涂膜主要利用超滤膜表面形成的硅藻土滤饼层强化海水中蛋白质类有机物的截留,活性炭对海水中小分子有机物的额外吸附导致海水过滤过程中活性炭预涂膜对有机物的去除效果优于硅藻土预涂膜.与直接超滤相比,预涂动态膜过滤海水后膜表面亲水性更好,膜表面粗糙度更低,膜过滤阻力也更小,活性炭预涂动态膜净化海水时膜过滤总阻力较直接超滤降低50.3%.利用涂膜材料在超滤膜表面形成的滤饼层将超滤膜与有机物进行了"隔离",避免了超滤膜与有机污染物直接接触,降低了小分子有机物在膜孔内的吸附堵塞,能够有效减缓超滤膜的不可逆污染.     

复合混凝剂用于夏季太湖水混凝脱浊研究

用特征粘度系列化的聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDM)与聚合氯化铝(PAC)复合得到稳定的复合混凝剂,用于夏季高藻太湖水强化混凝脱浊处理.通过混凝烧杯实验.考察了无机/有机复合比例、PDM特征粘度对脱浊效果及絮团沉淀性能的影响.结果表明,对浊度为30-33 NTU,温度为28～30℃,藻含量为2.6×107个儿的太湖水,在与某市水厂混凝强度相近的搅拌强度下.当达到该水厂2NTU沉淀池出水的余浊标准时,PAC需7.00 mg/L的投加量.质量复合比例为5:1、10:1、20:1的PAC(以Al2O3计)/PDM复合混凝剂所需PAC投加量随PDM特征粘度0.52、1.53、2.46 dL/g的增加分别为3.00-2.83 ms/L、3.50-3.49ms/L、5.37-4.67 mg/L,相对于PAC减少投加量57.14%-59.57%、50%-50.14%、23.29%-33.29%;作为深度处理的技术准备.当沉淀出水浊度要求提高至1NTU的情况下,复合药剂依然可发挥好的作用,PAC需10 mg/L的投加量,PAC(以Al2O3计)与PDM质量复合配比为20:1、10:1、5:1的复合混凝剂需8.33-3.91 mg/L的投加量,能比PAC减少投加量16.7%～60.9%.可见,PDM明显提高了PAC的混凝脱浊效果与沉淀性能,且PAC/PDM质量复合配比越低,PDM特征粘度越高,脱浊效果与沉淀性能越好.     

混凝-PAC-超滤膜工艺处理微污染原水的试验研究

混凝、粉末活性炭(PAC)与超滤膜联用对微污染原水中的浊度、有机物等有很高的去除率.经过550 min的连续运行后,其组合工艺的出水浊度仍稳定在0.350 NTU,对UV254和TOC的去除率稳定在60%和40%.通过对膜过滤特性的研究可知,组合工艺中超滤膜过滤性能经过短暂的快速下降阶段后一直处于较稳定状态.膜污染由小分子有机物引起.     

膜生物反应器处理低温低浊水的工艺研究

针对低温低浊水处理的难题,采用膜生物反应器(MBR) 工艺对松花江冬季原水进行处理试验研究,考察MBR工艺对浑浊度和有机污染物的去除效果及膜过滤周期.试验结果表明,MBR工艺对浑浊度的去除率在90%以上,出水浑浊度低于1NTU.对高锰酸盐指数和UV₂₅₄的去除率分别可达40%～50%和30%～45%.膜过滤周期较长,可达60～70 h.投加PAC可提高对有机物的去除率,但对膜过滤性能的影响不显著.MBR工艺可有效处理低温低浊水,出水水质优于常规工艺出水水质.在原水有机物污染严重时,可投加PAC形成PAC-MBR组合工艺,增强对有机污染物的去除效果.     

荷电超滤膜对天然有机物去除及膜污染行为的影响

以Aldrich 腐殖酸溶液为水样,研究比较了溶液环境(pH值、离子强度和钙离子)对荷电改性再生纤维素超滤膜和传统中性未改性再生纤维素超滤膜过滤过程的影响.结果表明, ①pH值主要通过质子化作用影响荷电膜以及腐殖酸分子的荷电量,进而影响荷电超滤过程.溶液pH值从7.5下降到3.5时,荷电超滤膜对腐殖酸的截留率从92%减少到79%,超滤4 h时,膜通量下降从26%增加到36%.②离子强度的改变是通过影响腐殖酸分子的物化性质和静电屏蔽作用来影响超滤过程的.当溶液离子强度为0、 3和100 mmol/L时,初始截留率依次降低,分别为92%、 87%和48%,超滤4 h时,荷电超滤膜的通量下降依次增加,分别为26%、 35%和63%.③Ca2+浓度的影响,需要综合考虑静电屏蔽作用、Ca2+的架桥作用以及滤饼层的压实性等各方面的影响.④pH值、离子强度和钙离子对中性超滤膜过滤行为的影响趋势与荷电超滤膜相似,但其影响程度有着较大的差别.研究结果对荷电超滤膜技术在实际应用中选择合适环境条件提供了参考.     

超滤去除水中内分泌干扰物（BPA）的效果和影响因素

采用终端超滤工艺去除饮用水中内分泌干扰物双酚A（BPA）,主要考察了BPA初始浓度、膜截留相对分子质量、pH、离子强度和有机物对BPA去除效果的影响.结果表明,超滤对饮用水中BPA具有良好的去除效果.当BPA的初始浓度在100～600μg/L范围内,截留相对分子质量2?000～10?000的超滤膜对BPA的去除率均在92.0%以上.溶液的pH值接近BPA的pK_a（9.6～11.3）时,BPA去除率明显降低.离子强度对去除率的影响较小.溶液中的腐殖酸对超滤去除BPA的影响较小.试验证实,吸附是超滤去除疏水性BPA分子的主要机理.     

Ultrafiltration with in-line coagulation for the removal of natural humic acid and membrane fouling mechanism

Experimental and theoretical analysis were made on the natural humic acid removal and the membrane fouling of ultrafiltration （UF） with in-line coagulation. The results showed dissolved organic carbon （DOC） and UV254 removals by the UF with in-line coagulation at pH 7 were increased from 28% to 53% and 40% to 78% in comparison with direct UF treatment respectively. At the same time, the analysis of high performance liquid chromatography showed that UF with coagulation had significant improvement of removal of humic acid with molecular weights less than 6000 Da in particular. Compared to direct UF, the in-line coagulation UF also kept more constant permeate flux and very slight increase oftransmembrane pressure during a filtration circle. Two typical membrane fouling models were used by inducing two coefficients Kc and Kp corresponding to cake filtration model and pore narrowing model respectively. It was found that membrane fouling by pore-narrowing effect was effectively alleviated and that by cake-filtration was much decreased by in-line coagulation. Under the condition of coagulation prior to ultrafiltration at pH 7, the cake layer formed on the membrane surface became thicker, but the membrane filtration resistance was lower than that at pH 5 with the extension of operation time.     

超滤-反渗透集成膜技术深度处理酒精废水

采用超滤-反渗透集成膜技术对酒精废水二级生化处理出水进行深度处理,考察了不同超滤膜对废水的预处理性能,研究了超滤-反渗透集成膜技术对废水污染物的去除效果,并探索了不同清洗方式对反渗透膜通量恢复的影响。试验结果表明:超滤能有效地去除废水浊度和大分子有机物,为反渗透提供良好的进水水质;超滤-反渗透膜系统产水浊度、硬度、总铁均小于0.1 NTU、0.03 mmol/L和0.03 mg/L,电导率处于60~120μS/cm之间,可回用作锅炉补充水;酸洗+碱洗组合清洗方式能有效恢复反渗透膜通量,其废水膜通量可恢复为新膜废水通量的93.75%。     

地下水源膜法给水厂长期运行过程中膜性能演变

大庆油田水务公司西水源水厂以地下水作为主要水源,采用臭氧/活性炭+超滤膜（UF）处理工艺;自2014年投产至2019年底已经运行5年,水厂出水浊度、有机物（COD_Mn）和菌落总数等水质指标均稳定达标,但超滤膜污染导致膜性能变化。为了探究5年运行过程中超滤膜处理性能演变情况,对膜出水水质、膜通量、跨膜压差和膜污染层等进行分析。结果表明:超滤膜对浊度和微生物的去除率保持在90%以上,对COD_Mn平均去除率维持在9%。运行5年过程中,超滤膜的比通量每年下降2.1%~4.6%,恢复性化学清洗（CIP）对超滤膜的通量与比通量恢复率分别维持在73%~91%和85%~92%。污染层分析结果表明,超滤膜的有机污染物主要是腐植酸和蛋白质等;无机污染物包括锰、铁、硅、钙和铝等。高价金属元素与有机物形成络合污染物,在污染层中起到支配作用;另外,钙和硅的无机盐垢也不可忽视。     

石灰和混凝沉淀相结合处理含SO42-和F-矿井水

采用石灰和混凝沉淀相结合的方法去除含SO42-和F-矿井水,并对去除机理及影响因素进行了研究。结果表明：石灰沉淀的最佳处理条件为石灰乳浓度5%,投加比20：1,沉淀平衡时间为6h;混凝沉淀的最佳条件为PAC溶液浓度25%,用量2 mL/100 mL,沉淀平衡时间为20 min,pH值6～8,温度20℃。处理后,SO42-脱除率大于91.0%,SO42-含量小于30 mg/L;F-脱除率大于78.5%,F-含量小于0.3 mg/L。     

阳离子絮凝剂HTCC与PAC复配对黄河兰州段水除浊性能研究

通过正交实验制备了阳离子絮凝剂壳聚糖季铵盐(HTCC),研究了壳聚糖季铵盐与聚合氯化铝(PAC)复配对黄河兰州段水的除浊效果,确定最佳复配比为m(HTCC)∶m(PAC)=1∶3。按该复配比,且在最佳投加量(1.25 mg/LHTCC+3.75 mg/L PAC)下,原浊为27.85～33.28 NTU的黄河水经处理后余浊<3 NTU。实验结果表明:pH对HTCC/PAC的除浊效果影响较大,当pH为7～9时,除浊效果均良好;而当pH为5～7时,投药范围内的最佳投药量提前,而除浊效率有所降低;沉降时间对HTCC/PAC的除浊效果无明显影响;HTCC/PAC以固-固方式复配的除浊效果比液-液方式复配的较差。