超滤技术在水处理中的应用研究

本文介绍了超滤技术和胶团强化超滤新技术,重点对超滤膜在饮用水净化、海水淡化、城市污水处理与中水回用和工业废水处理中的应用进展进行了分析,同时分析了超滤膜的发展趋势和研究方向。     

预涂膜工艺应用于超滤膜系统

为提高超滤膜系统对污水处理厂二级出水中有机物和TN的去除效果,并降低超滤膜污染速率,改善超滤膜性能,分析了沸石粉、硅藻土2种预涂膜工艺在超滤膜系统中的应用效果. 结果表明:沸石粉/超滤工艺对超滤膜系统的膜通量恢复良好,反冲洗后能恢复到原来的膜通量;而硅藻土/超滤工艺中膜通量较初期下降0.01 L/(m2·h),对照组下降0.04 L/(m2·h). 沸石粉/超滤工艺对污水处理厂二级出水中COD_Cr、UV₂₅₄和TN的去除率分别为17.5%、13.5%和11.7%,相比对照组均有较大程度提高. 通过电镜扫描分析发现,沸石粉能够在超滤膜表面有效形成一层保护膜,降低有机物在膜表面的沉积,保障膜系统的高效率及长期稳定运行. 通过比较各实际运行工况效果并进行筛选,确定沸石粉为预涂膜工艺的最佳材料.      

味精废水的超滤前处理工艺研究

针对高氨氮、高CODcr的味精工艺废水处理工程,进行了超滤膜工艺相关试验。在超滤运行工艺参数分析基础上,重点分析了叠片过滤及纤维过滤两类不同超滤前处理的运行工况,从而得出特定水源条件下超滤的前处理工艺及参数。     

铝基无机有机复合絮凝剂对超滤膜性能的影响研究

采用铝基无机有机复合絮凝剂(PAC-JY01)对含有腐殖酸与高岭土的模拟水样进行强化混凝处理,取混凝后出水进行超滤,通过测定超滤前后出水水质以及超滤膜运行状况,探讨PAC-JY01对超滤膜工艺效能的影响.结果表明,在强化混凝-超滤联用工艺中PAC-JY01的最佳投加量为3mg/L,最佳pH=6.在最佳条件下,UV254和浊度的去除率分别达到79.30%、99.70%;在实验运行条件下,较大的絮体容易在膜表面沉积而造成膜污染.     

水处理超滤系统经济技术分析研究

水源的污染和饮用水水质标准的提高促进了饮用水深度净化技术的发展.作为饮用水深度净化的主要工艺之一,超滤膜技术在应用中需要进一步解决成本核算的问题.超滤系统的经济技术分析与原水水质紧密相关,因为不同原水水质对膜的污染程度不同,渗透通量不同,从而导致成本不同.本章从超滤膜过滤成本模型出发,结合污水深度处理的实践,进行了超滤系统的成本估算.从超滤膜过滤成本模型出发,结合污水深度处理的实践,进行了超滤系统的成本估算.     

印染废水反渗透脱盐系统运行性能及膜污堵特性

反渗透(RO)脱盐工艺对实现印染废水再生利用具有重要的意义.膜污堵却制约了RO工艺应用.对广东省某工业园区印染废水RO脱盐系统运行性能及膜污堵特性进行了研究.结果表明,印染废水生化处理出水经臭氧氧化-砂滤-超滤(UF)预处理后,RO进水COD平均浓度为12.4 mg·L~(-1),浊度1 NTU.RO系统脱盐率稳定在98%,RO产水高锰酸盐指数约为0.7 mg·L~(-1),浊度约为0.12 NTU.但RO系统运行3 a后,跨膜压差高达0.6 MPa,产水量下降至120 m~3·h~(-1),且不能通过化学清洗恢复,在RO膜面沉积了不可逆的污堵物.RO膜面的有机物占总污堵物干重的(53.5±0.2)%,无机物占(46.5±0.2)%,RO膜面有机污堵与无机污堵贡献相近.Si、Al与Ca是RO膜面主要的无机元素.碱液(Na OH溶液)对沉积在RO膜面的Si与Al及有机物提取效果较好.     

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.     

污水再生处理反渗透系统进水膜污堵潜势评价方法及指标体系

由于污水中的有机物含量显著高于海水,因此污水再生处理反渗透（RO）系统面临比海水淡化RO系统更加严重的污堵问题。为了有效预测和控制RO膜的污堵,需要对RO系统进水污堵潜势进行全面评价。从颗粒物/胶体污堵、无机结垢、有机污堵和生物污堵4个方面,分析了目前RO系统理论研究和工程实践中常用的进水污堵潜势评价方法和指标体系的特点。针对颗粒物/胶体污堵和无机结垢,实际工程中的潜势评价与控制方法已经相对成熟。然而,目前污水再生处理RO系统的工程设计中尚无针对有机污堵和生物污堵的指标。现有研究表明,在污水再生处理RO系统中,当进水ρ（DOC）<4 mg/L时,RO膜的污堵速率显著降低,可将该数值作为RO系统进水水质设计的参考。除有机物总量外,还应综合考虑有机物分子量和亲疏水性-酸碱性等组分特性,大分子、疏水中性和酸性物质更容易沉积于RO膜面导致污堵。在生物污堵方面,现有的针对进水生物量和生物膜生长速率（BFR）的指标均不能有效反映进水的生物污堵潜势,因此,生物污堵的预防和控制,仍是未来RO系统污堵防控领域的研究重点。     

城市中水回用于电厂循环冷却水深度处理试验研究

城市中水直接回用作电厂循环冷却水,不能满足水质标准要求,本文针对呼和浩特市污水处理厂中水水质情况,采用石灰混凝法进行了深度处理试验研究。研究表明,石灰混凝处理能有效降低浊度、碱度、硬度、有机物等的含量,并且具有运行费用低、环境污染小的优点。通过石灰混凝法对城市中水的深度处理,城市中水可以安全地回用于火力发电厂的循环冷却水系统。     

改良生物膜法在污泥减量工程中的应用

通过对造船厂生产、生活污废水水质的分析,确定了采用改良生物膜法作为其处理工艺,给出了该工艺的主要构筑物设计参数.项目经过3年多的稳定运行,出水完全达到中水回用标准,产生的剩余污泥量很少,实现了污泥减量化的工业应用.     

高硬度电镀废水中水回用工程实例分析

台州某电镀企业采用"软化+砂滤+超滤+反渗透"组合工艺深度处理高硬度电镀废水,实现了再生废水的回用。工程处理规模为150 t/d,出水水质为COD≤20 mg/L,电导率≤300μS/cm,SS≤10 mg/L,pH 6～9,回用率≥50%。该工程总投资100万元,直接运行成本为13.88元/t,软化处理和反渗透系统CIP在线清洗提高了工艺运行的稳定性,减少了反渗透膜的污堵。     

反渗透膜生物污堵监测及其控制的研究进展

综述了RO膜面微生物群落结构及EPS的最新研究进展,并对RO膜生物污堵的监测技术和控制方法进行总结。膜面微生物中变形菌门（α-,β-和γ-变形菌纲）、拟杆菌门和浮霉菌门相对丰度较高,产生EPS较多的鞘氨醇单胞菌属、假单胞菌属在膜污堵中起到重要作用。EPS中多糖更易附着于膜面,EPS中大分子组分的RO膜污堵潜势更高,透明胞外聚合物（TEP）能促进生物污堵的形成。对进水中有机物参数和微生物参数的测定能反映进水RO膜污堵潜势,但并不能用于确定膜面污堵的实际情况。而对RO膜组件的动态监测能够及时反映膜污堵状态。进水预处理和膜清洗已被用于延缓RO膜生物污堵,而膜改性和生物处理等方法的开发为RO膜生物污堵的控制提供了新途径。根据研究现状,认为今后反渗透膜抗生物污堵的研究需要完善进水生物污堵潜势评价指标,加大对膜面污堵中优势菌群和污堵潜势大的EPS的控制研究,并对新型抗污染改性膜的工程实用性进行关注。     

胶束强化超滤法去除污水中无机氮和磷的探讨

胶束强化超滤是一种污水处理的新工艺.对于去除污水中的痕量金属和有机物有着很好的效果.本文研究了用胶束强化超滤法除去污水中的无机氮和磷,使用的阳离子表面活性剂是十六烷基氯化吡啶(CPC).在污水中,阳离子表面活性剂与硝酸根和磷酸根离子形成胶束.胶束的粒径大于所用超滤膜的孔径,无法通过超滤膜而被截留去除.本次试验对时代广场人工湖进行了胶束强化超滤处理.实验结果表明,本工艺对无机氮和磷的去除率可分别达到82.6%和83.42%,并且出水水质良好,可直接用于农田灌溉和工业回用.     

西安市中水回用模式探讨

西安市目前面临着水量型和水质型缺水的难题,中水作为一种可回用水源和缓解缺水难题的办法不断得到社会的认可和接受,针对西安市实际情况,文中提出了西安市中水回用应以城市污水处理厂达标尾水为重点,按照水功能区和主要用户的水质要求选择相应的中水处理工艺设备,采用"树状结构"、"点到点"或循环回用模式,分别将中水应用城市杂用水、工业冷却水以及生态环境景观用水等。对于大型建筑小区和工业园实行污废水分离排放收集和分质深度处理和供给循环回用。     

调控絮体形态强化电絮凝减缓膜污染

本研究通过调节电絮凝工艺参数来实现对絮体形态的调控,进而达到减缓膜污染的目的.主要考察了电流密度、初始pH、初始电导率对絮体性质以及膜通量的影响,并解析了超滤膜对不同形貌结构絮体的膜污染响应机制.结果表明,电絮凝减缓膜污染的关键是在膜表面形成疏松多孔的滤饼层,电絮凝-超滤(electrocoagulation-ultrafiltration,EC-UF)工艺不但能够有效地减缓膜污染,而且还极大提升了出水水质.增加电流密度,以及在pH中性水质条件下,EC-UF工艺中膜通量保持更高.j=20 A·m~(-2)、初始pH=7、初始电导率=1 000μS·cm~(-1),EC-UF工艺对水中的腐殖酸(humic acid,HA)去除率为97%,平衡阶段归一化通量J/J0达到81%.     

半导体行业废水的反渗透膜污堵机制与控制策略

半导体行业是我国大力发展的高精尖产业,废水产生量大、再生处理难度高.半导体行业废水再生处理过程中,反渗透(reverse osmosis, RO)是重要的污染物去除单元,但面临的膜污堵问题严重影响了其效率与经济性.本文梳理了半导体行业废水的种类与典型污染物,总结了半导体行业废水导致反渗透膜污堵的主要机制及控制手段,提出了针对半导体行业废水特点的膜污堵控制策略.半导体生产的不同工序会产生多种废水,包括含氟废水、含磷废水、含氨废水、重金属废水、有机废水与酸碱废水等.废水中污染物种类多且可生化性普遍较差.通常,不同种类废水分类经分质收集后,进行相应的预处理,之后部分合流处理并进入RO系统.半导体行业废水中的金属离子或氟离子易在反渗透膜面形成无机结垢,表面活性剂易形成有机污堵.反渗透膜污堵可通过预处理、膜清洗与运行条件调控等手段进行控制,如超滤、EDTA清洗剂与pH调节等,但大部分现有手段对半导体行业废水造成的污堵控制能力有限.建议未来开发针对关键污染物的预处理技术与定制化的膜清洗方案;并结合半导体生产工序,提出针对污染物关键相互作用关系的废水收集与再生处理整体策略.     

超滤-反渗透双膜技术深度处理乙烯生产废水

采用超滤-反渗透双膜技术对乙烯化工厂二级生化处理出水进行深度处理,考察了超滤膜对乙烯生产废水的预处理性能,研究了超滤-反渗透双膜技术各单元对废水中污染物的去除效果,并探索了不同清洗方式下膜通量的恢复情况。试验结果表明:超滤能有效地去除废水浊度、胶体物质和细菌,为反渗透提供良好的进水水质;超滤-反渗透膜系统产水水质稳定,平均脱盐率达到98%以上。采用0.2%HCl和反渗透产水配制的清洗液(pH>2)对系统进行循环清洗,能够有效去除膜污染,恢复膜通量。     

循环水排污水反渗透系统中溶解性有机物特征及其影响研究

循环水排污水回用是降低火电厂单位发电水耗与促进电厂水系统近零排放的关键.本研究以我国北方某电厂循环水排污水深度处理与回用系统为对象,针对夏季严重污堵的问题,分析了春、夏两季系统运行效能与溶解性有机物（DOM）变化特征及其对系统的影响.研究发现,系统预处理段运行效果较差,脱盐与COD的去除集中在反渗透（RO）段,导致RO系统污堵严重且夏季尤为明显,有机物是导致春、夏季水质差异的重要因素.进一步分析发现,排污水处理系统中DOM主要组分为蛋白质类、腐殖质类和可溶性微生物代谢产物类有机物;夏季RO过程的DOM腐殖化程度（HIX夏-RO1=0.620>HIX春-RO1=0.538）、组分复杂度、有机物聚合度均高于春季,从而造成系统夏季更为严重的污堵.夏季循环冷却系统及循环水排污水处理系统中的微生物和藻类的生长是有机物特性变化与夏季膜污堵的关键原因.因此,提升预处理段的运行效能、优化药剂投加策略、加强对DOM和微生物的控制是解决夏季系统污堵及稳定系统效能的关键.     

混凝＋超滤联用技术净化微污染水的试验研究

采用聚合氯化铝混凝与超滤膜联用技术净化微污染水,考察该工艺净化COD、氯离子、浊度和铁离子的效果。结果表明,该工艺运行稳定,出水水质满足生活饮用水卫生标准（ GB 5749－2001）,混凝＋超滤联用技术不仅能有效地净化有机物、浊度,对铁离子和氯离子也有较好的净化效果,且出水中悬浮物、细菌和大肠菌群数未检测出。     

含悬浮物矿井水预处理系统运行优化分析研究

为提高含悬浮物矿井水预处理能力并减少后续膜处理单元的污堵,分析了某矿区9个典型煤矿含悬浮物矿井水预处理系统中存在的运行问题,提出了优化措施。结果表明：通过工艺优化、构筑物改造、设备智能化升级和药剂优选等措施,矿井水预处理效率和稳定性有所提高,悬浮物平均去除率提高了8%～15%;优化后的预处理系统药剂成本为0.2～0.4元/t,比优化前下降了5%～20%;综合运行成本下降了3%～25%。