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。     

曝气强度对膜污染的影响

混合液浓度的高低及其粒度分布特性是影响膜生物反应器膜污染的重要因素。在一定污泥浓度下,主要考察了曝气强度对污泥絮体粒度分布的影响,以及不同粒度下的膜污染特性。试验结果表明,曝气强度提高,可以起到减缓污泥颗粒在膜表面的沉积作用,但高的错流流速产生的剪切效应使得污泥颗粒变得琐碎,导致细小胶体粒子和溶解性部分增多,增加了膜孔吸附和堵塞的机会,加剧了膜污染的进程。膜污染速率在曝气强度提高初期阶段迅速降低,接着又随曝气强度增加而缓慢升高,在污泥质量浓度为8 g/L的试验条件下,对应的最适曝气强度为84 m3/(m2.h)。     

钙离子对短期膜污染的影响

以处理生活污水的平板膜-生物反应器为依托,通过将进水调配成30、200和500 mg/L 3种不同的钙离子浓度,考察钙离子对短期膜污染的影响。结果表明,随着钙离子浓度的增加,TMP增长趋势变小,膜污染得到缓解;钙离子浓度为200 mg/L时,膜的渗透性最好,而过高的钙离子浓度并不利于降低膜污染。钙离子的投加强化了生物絮凝作用,可以降低SMP和LB-EPS的含量,主要通过降低外部阻力减缓膜污染;投加钙离子也可以增加絮体的大小,较大的絮体形成的泥饼有更好的过滤性,然而过高的钙离子浓度会使无机颗粒的量增加,造成平均粒径下降,将会加重内部污染,进而加剧膜污染。     

曝气对MBBR联合管式膜MBR处理生活污水的影响及膜污染分析

采用移动床生物膜反应器(MBBR)联合管式膜构建气提式管式膜MBR体系用以处理生活污水,考察了曝气对污水处理效果、膜内气液流态及膜过程的影响,探讨了污泥特性的变化及其对膜污染过程的影响机制。结果表明,气提式管式膜MBR体系下膜出水DO浓度高于混合液,且随着曝气量由50 L·h⁻¹提高至150 L·h⁻¹,管式膜内气含率由0.33增至0.60并呈“活塞流”流态,操作周期由6~7 d延长至17 d,膜污染速率由1.54 kPa·h⁻¹降至0.21 kPa·h⁻¹,临界通量显著增大;同时,MBBR混合液中EPS总量呈减小趋势,但MBBR内悬浮污泥粒径变小,且膜表面EPS中PN/PS比例显著高于MBBR混合液。膜表面污染阻力构成分析表明,气提式管式膜MBR体系下容易发生膜孔堵塞,膜污染以不可逆污染阻力为主。     

水力停留时间对膜生物反应器膜污染的影响

为考察水力停留时间(hydraulic retention time, HRT)对膜生物反应器(membrane bioreactor, MBR)体系内的混合液特性和膜污染的影响,对兰州某生活污水处理厂生化尾水进行了浸入式中空纤维MBR现场实验。结果表明,在HRT由6 h逐渐升高至12 h的过程中,胞外聚合物(extracellular polymeric substances, EPS)中大分子质量颗粒物的比例、溶解性微生物产物(soluble microbial products, SMP)的含量和污泥的Zeta电位分布均逐渐增大。同时,EPS多糖含量、污泥粒径和黏度均出现逐渐降低的趋势,这些因素可能共同作用导致膜组件的运行时间缩短、过膜压差(transmembrane pressure, TMP)快速增大,最终致使膜污染进程的加快。在HRT为6 h、膜通量15 L·(m²·h)⁻¹、污泥质量浓度为4 000 mg·L⁻¹的条件下,中空纤维式MBR处理生化尾水可以获得较好的混合液特性和处理效果。     

碱度对膜生物反应器硝化过程和膜污染的影响

采用一体化浸没式膜生物反应器处理生活污水,研究进水碱度对硝化过程和膜污染过程的影响。结果表明,碱度对膜生物反应器工艺的硝化过程影响较大;当碱度充足(224~510 mg/L)时,氨氮去除率达到98.6%,出水的pH基本稳定,当进水碱度不足时,氨氮去除率下降,出水的pH低于6,pH变化滞后于碱度的变化;进水碱度变化对COD去除影响不大,去除率稳定在91%以上;随着进水碱度下降,膜生物反应器内的胞外聚合物EPS由10 mg/g MLSS上升至26 mg/g MLSS,碱度充足时MBR运行周期最长可达10 d,当碱度不足引起反应器中的EPS浓度上升,导致膜污染加剧,膜生物反应器的运行周期下降到2 d。     

浸没式膜-生物反应器污泥组分对膜污染的影响

研究基于中试规模的浸没式膜生物反应器长期运行的基础上,通过改变操作条件和工艺参数系统考察污泥组分对膜污染的影响。试验结果表明,泥龄10 d时,混合液悬浮固体、胶体物质和溶解性物质对膜污染阻力的贡献分别为24.1%、36.1%和39.8%;泥龄20 d时, 混合液悬浮固体、胶体物质和溶解性物质对膜污染阻力的贡献分别为43.9%、32%和24.1%;泥龄40 d时, 混合液悬浮固体、胶体物质和溶解性物质对膜污染阻力的贡献分别为50.6%、27.3%和22.1%。随着泥龄的增加,胶体物质和溶解性物质所形成的阻力之和在总阻力中所占的比例逐渐下降,但仍为膜污染的重要因素。     

膜-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.     

曝气对管式MBR膜污染及临界通量影响

采用管式膜微滤高岭土悬浊液,考察了恒通量下曝气对膜污染的影响,并对不同膜面气体流速下跨膜压力和膜污染周期变化进行了研究,此外,采用阶梯通量法对临界通量进行了测定。结果表明,曝气可显著减缓膜污染,延长膜污染周期,同时提高膜的临界通量;随着膜面气体流速由0.067 m·s-1提升至0.251 m·s-1时,膜污染平均速率由0.366 kPa·h-1降低至0.104 kPa·h-1,膜污染周期由8 d延长至31 d,临界通量由8~10 L·（m2·h）-1提高至22~26 L·（m2·h）-1。此外,通过惯性模型分析发现,膜的临界通量与膜面混合流速呈良好的线性关系,R2=0.98;但随着膜面气体流速的增加,悬浊液中高岭土粒径逐渐变小,并且通过膜表面污染阻力构成分析发现,膜表面不可逆污染阻力由13.9%提高至31.6%,这不利于膜污染控制。     

影响平板式太阳能热水器热效率诸因素的研究

本文根据辐射传热和对流传热理论,利用Ｍａｔｌａｂ 程序结合太阳能热水器本身的尺寸以及与其有关的水和空气的物理弹性详细分析了影响平板式太阳能热水器热效率的因素包括太阳能热水器表面的太阳光辐射的吸收率αｓ 和辐射系数ε,太阳能热水器的水进口温度Ｔｃ,ｉｎ和流量ｍｃ 太阳辐射能力Ｇｓ,,环境大气温度Ｔｅ,大气辐射系数εｓｋｙ 以及太阳能热水器内部的总传热系数Ｕ。分析结果表明较高的太阳照射能力、环境温度和总传热系数有利于提高集热效率,而增加水量和水进口温度、热水器辐射系数和大气辐射系数则有相反的效果。     

膜生物反应器在水处理中的研究及应用

膜生物反应器(MBR)是通过膜强化生化反应的水处理新技术.本文对MBR的特点、应用类型、水处理机理进行了阐述;综述了该技术在国内外的研究进展以及应用现状;并对MBR存在的问题与应用前景作了讨论,MBR有望在新世纪成为传统水处理方法的一种替代工艺.