压力驱动膜的污染与防治

介绍了各种压力驱动膜的适用范围,讨论了膜污染的机理,并从膜的性质、操作条件、料液的预处理和膜的清洗4个方面阐述了如何防治膜的污染。     

碳纳米管预沉积改性膜的污染机理研究

为探究碳纳米管(Carbon Nanotubes,CNTs)预沉积改性膜的污染机理,本研究使用正压过滤法将CNTs预沉积在3种孔径的有机膜(20 kDa聚醚砜膜、0.01 μm和0.1 μm聚偏二氟乙烯膜)表面,研究了CNTs预沉积改性膜过滤3种典型污染物(牛血清蛋白、腐殖酸、海藻酸钠)过程中的膜污染情况.根据比通量、Hermia模型和传统滤饼过滤模型,对恒压死端过滤3种典型污染物过程中的污染机理进行了系统评价.结果表明,20 kDa PES膜和0.01 μm PVDF膜表面预沉积CNTs改性后,过滤3种典型膜污染物质时的膜污染情况都得到了一定程度的缓解.20 kDa PES膜表面预沉积CNTs后过滤HA初期为完全孔堵塞与滤饼过滤相结合的复合污染机理,最终转变为滤饼过滤;过滤SA的污染机理为完全孔堵塞与滤饼过滤相结合的复合污染机理.0.01 μm PVDF膜表面沉积CNTs改性后过滤HA初期的污染机理为膜孔堵塞与滤饼过滤相结合的复合污染机理,然后经过向滤饼过滤转变的过渡阶段,最终形成滤饼过滤,且随着CNTs沉积量的增加,过渡阶段持续时间延长.0.1 μm PVDF膜表面预沉积CNTs后过滤3种污染物,均未能缓解膜污染,膜污染机理不受CNTs沉积改性的影响,其过滤BSA和HA的污染机理为膜孔堵塞,过滤SA过程的污染机理符合滤饼过滤.     

膜生物反应器在污水处理中的应用展望

膜生物反应器是膜的高效分离技术与生物降解作用相结合的一种污水处理与回用工艺,是近年来发展起来的一项新型的处理技术,在水处理方面的应用及发展很快;膜生物反应器工艺较适合于中小规模的污水处理与回用,但膜污染问题是影响膜生物反应器推广的主要障碍;探讨和展望了膜生物反应器的应用前景,指出今后的研究方向,膜生物反应器有望成为21世纪的一种重要的污水处理技术。     

基于污染物临界粘附力的超滤动态过程的CFD模拟

针对膜污染的动态变化问题,通过计算流体力学(CFD)手段建立了中空纤维膜的二维轴对称模型,综合考虑了污染物间粘附力及水流剪切力的影响,提出有效剪切应力的概念,在模型中耦合了变形几何、自由多孔介质流动及稀物质传递3种物理场,将污染物法向积累、切向有效剪切与污染物界面处的网格速度相关联,建立了膜面污染物截留的动态模型.依据死端过滤与错流过滤的实验数据,确定出模型的匹配参数.在此基础上,研究了不同进给方式(连续流与脉冲流)对膜面污染物的影响.模拟结果表明,当水流剪切力足以克服污染物的临界粘附力时,可对膜面污染物起冲刷作用;与连续流相比,脉冲流具有更高的有效剪切速率,在对膜面污染物的冲刷作用方面更具优势.     

一体式膜生物反应器(MBR)处理生活污水的研究

小区生活污水难以被完全收集和处理的特点,实验采用占地小、结构紧凑的一体式膜生物反应器对小区生活污水进行处理,探究一体式膜生物反应器对不同污染物的去除规律.结果显示反应器出水中的COD、TN、浊度以及典型污染物LAS的含量均能满足相关排放标准.同时研究了不同种类的膜清洗剂对膜通量恢复的影响,并发现酸类清洗剂有最好的清洗效果,碱类清洗剂能有效去除有机物和二氧化硅等污染物,而氧化性清洗剂效果并不理想.     

Study on membrane fouling of submerged membrane bioreactor in treating bathing wastewater

A pilot-scale submerged membrane bioreactor (MBR) was used to treat the bathing wastewater for more than 90 d. Several factors affecting membrane fouling were studied, including the variation in transmembrane pressure (TMP), changes in extracellular polymeric substance (EPS), and distribution of membrane resistance (R). The relationships between R and EPS concentration were found to be R = 0.00008(EPSS)2.915 in the mixed liquor (EPSS) and R = 0.2853(EPSm) - 0.824 on the membrane surface (EPSm). The constant...     

生物铁膜生物反应器（SMBR）处理生活污水的试验研究

试验研究了在SMBR中投加不同量氢氧化铁对出水水质以及膜污染的影响。结果表明,生物铁SMBR中随氢氧化铁投加量的增加,CODrr,NH3-N去除率略有提高;当氢氧化铁投加量为混合液中污泥浓度的0～5％时,TP去除率逐渐提高,在7％时急剧下降。试验条件下氢氧化铁最佳投加量为混合液污泥浓度的5％．此时半透膜压增长最慢,膜污染程度最轻。在3％～5％的投加量下生物铁具有良好的絮状结构,有效地降低了膜表面滤饼层阻力,并且缓解了膜孔堵塞的影响,然而当投加量增大到7％时,生物铁结构变得密实,削弱了生物铁对溶解性有机物和磷的吸附,加剧了膜污染．     

中水回用中平板膜的污染机理分析

采用间歇式生物反应器,对模拟小区生活污水的人工配水进行了生物处理;然后,在操作压力为0.1 MPa,搅拌速度为300 r/min条件下,选用膜生物反应器中常用的聚醚砜(PES,切割分子量分别为2万、1万和5千)、聚丙烯腈(PAN,切割分子量为20万)、聚偏氟乙烯(PVDF,切割分子量为20万)超滤平板膜和聚醚砜(PES,孔径为0.1μm)、聚丙烯腈(PAN,孔径为0.1μm)、聚偏氟乙烯(PVDF,孔径为0.1μm)微滤平板膜在实验室用死端超滤器上分别对活性污泥悬浮液进行了过滤并探讨了和间歇式生物反应器组合在一起用于中水回用的效果,结果表明:每种组合处理后的出水水质为COD＜50 mg/L,NH3-N＜10 mg/L,SS为0 mg/L,浊度为0 NTU,都达到了中水回用的水质标准(CJ25.1-89),其中生物反应器分别与PES超滤膜(5千、1万、2万)和PAN(20万、0.1μm)膜组合时,对COD的去除率较高,但所有组合对NH3-N、TOC去除率及膜的渗透通量都相差不大.此外,根据恒压堵塞过滤定律对膜的污染机理进行的研究证实:对于微滤膜和PAN(20万)超滤膜而言,由滤饼过滤过渡到完全(标准)堵塞,再到滤饼过滤;但对于PVDF(20万)和PES(2万)超滤膜,则由标准堵塞过渡到完全堵塞,再到滤饼过滤;PES(5千、1万)超滤膜的污染机理相对简单,整个过程以滤饼过滤为主.     

不同超滤膜过滤天然有机物的膜污染特性研究

超滤膜的截留分子量、天然有机物的分子量分布以及两者之间的相对关系对于膜污染以及过滤阻力的组成有很大的影响。MWCO140kDa、70kDa、30kDa、10kDa、4kDa和1kDa的超滤膜过滤10mg/L腐殖酸溶液和未名湖湖水的试验结果表明,在过滤初始时刻就发生了膜污染,膜的截留分子量越大,膜污染越显著。在长期过滤的过程中,截留分子量>10kDa的超滤膜的过滤阻力受到膜污染的控制,膜孔堵塞和膜面形成凝胶层是造成膜污染的主要原因;当膜的截留分子量≤10kDa时,过滤阻力主要由膜本身固有的阻力决定,膜污染影响较小。不同浓度、类型的腐殖酸溶液和不同种类的超滤膜过滤试验数据分析表明,当膜对腐殖酸分子的截留率超过40%时,膜污染的程度会逐渐减小,过滤阻力将由膜本身固有的阻力控制。     

Performance of bioferric-submerged membrane bioreactor for dyeing wastewater treatment

Adding iron salt or iron hydroxide to sludgemixed liquor in an aeration tank of a conventional activated sludge processes (bioferric process) can simultaneously improve the sludge’s filterability and enhance the system’s treatment capacity. In view of this, Fe(OH)₃ was added to a submerged membrane bioreactor (SMBR) to enhance the removal efficiency and to mitigate membrane fouling. Bioferric process and SMBR were combined to create a novel process called Bioferric-SMBR. A side-by-side comparison study of Bioferric-SMBR and common SMBR dealing with dyeing wastewater was carried out. Bioferric-SMBR showed potential superiority, which could enhance removal efficiency, reduce membrane fouling and improve sludge characteristic. When volumetric loading rate was 25% higher than that of common SMBR, the removal efficiencies of Bioferric-SMBR on COD, dye, and NH₄ ⁺-N were 1.0%, 9.5%, and 5.2% higher than that of common SMBR, respectively. The trans-membrane pressure of Bioferric-SMBR was only 36% of that in common SMBR while its membrane flux was 25% higher than that of common SMBR. The stable running period in Bioferric-SMBR was 2.5 times of that in common SMBR when there was no surplus sludge discharged. The mixed liquor suspended solids concentration of Bioferric-SMBR was higher than that of common SMBR with more diversified kinds of microorganisms such as protozoans and metazoans. The mean particle diameter and specific oxygen uptake rate of Bioferric-SMBR were 3.10 and 1.23 times the common SMBR, respectively. Translated from Environmental Science, 2005, 26(6): 65–70 [译自: 环境科学]