热电厂双膜法中水深度处理系统运行效果与问题分析

中水已成为热电厂的重要水源,其深度处理是影响电厂水处理系统的关键。为评估双膜法在电厂深度处理中的潜力与稳定性,考察了山东某热电厂石灰混凝-超滤(UF)-反渗透(RO)系统不同季节的处理效果及污染物去除特征与各工段贡献率。研究表明:双膜法对浊度、色度、电导、碱度、COD和TOC的去除率分别达95.82%、96.62%、96.73%、98.22%、96.42%和89.13%,在夏季严重膜污堵的条件下,也可保障产水达标,是一种有效的中水深度处理技术。预处理仅去除某些大分子腐殖酸类有机物、硬度类物质、悬浮物,富里酸类有机物、氮等其他溶解性物质主要由RO去除(去除率均60%),因此,存在膜结垢和污堵的风险。不同季节污染物浓度变化不显著,但夏季高温条件下微生物代谢和繁殖速率较高,荧光指数(fluorescence index, FI)大于2,生物指数(biological index, BIX)为1.2左右,这是夏季膜污堵爆发的关键原因。     

热电厂双膜法中水深度处理回用系统膜污染机制分析

以某热电厂实际规模的双膜法中水回用系统为考察对象,对膜污染结构、形貌、组成与特征进行了研究。结果表明:污染物以有机-无机-微生物复合形式存在,形成致密的膜污染层,无机物主要以P、S、Ca、Si、Mg为主,存在垂直分布特征;有机污染物以腐殖质类、蛋白质、微生物代谢产物为主,且研究发现RO过程富里酸类物质主要为微生物源。碱性清洗液具有更佳的膜污染清洗效果。通过分析可知:微生物污染是膜污染暴发的关键原因,其以杆菌和球菌为主,且具有显著的垂直分布特征;表层微生物主要是α和β变形菌,底层中γ变形菌丰度显著增加。微生物污染垂直分布的主要原因是杀菌和化学清洗过程的选择作用,γ变形菌是先锋微生物,是形成稳定膜污染层的关键物种。因此,控制微生物的滋生是RO中水深度处理的关键,这个过程主要包括预处理工艺的选择和优化杀菌、阻垢和化学清洗策略等。     

二沉池出水有机物表征及膜污染机理分析

采用树脂分级将二沉池出水有机物(effluent organic matter, EfOM)根据官能团分类,采用红外光谱、荧光光谱、排阻色谱等多种表征方式对EfOM及其分级组成的化学组成进行分析。考察了EfOM及其分级组成的膜通量随时间的变化曲线,研究了二沉池出水主要的膜污染组分以及膜污染模型机理。结果表明,憎水性有机物组分(hydrophobic, HPO)主要为芳香烃类有机酸,胶体有机物组分(organic colloidal, OC)主要为蛋白质类有机物,过渡亲水性有机物组分(transphilic,TPI)主要是有机酸和多糖。膜污染严重程度依次为OCEfOMHPOTPI,在过滤初期,OC和EfOM中的大分子有机物会快速堵塞膜孔并引起膜通量的剧烈下降。另外,OC和TPI组分会与膜表面发生相互作用,导致不可逆膜污染偏高。对于实际水体EfOM及其各分级组分,滤饼层过滤是超滤后期主要膜污染机理,超滤实验初期的膜污染可能是多种膜污染机理共同作用的结果。研究识别了EfOM的主要污染成分和主要膜污染机理,为超滤工艺深度处理二沉池出水提供了理论指导。     

络合-陶瓷膜耦合技术资源化处理模拟低浓度含铜废水

以聚丙烯酸(PAA)和壳聚糖(CTS)作为络合剂,耦合孔径200 nm的陶瓷膜处理模拟低浓度含铜废水,采用ICP-MS、TOC、SEM表征与Darcy膜污染模型对处理效果和膜污染情况进行表征;对比研究不同络合剂对Cu~(2+)截留效果与资源化回用效率的影响;并探讨对应的膜污染机理。结果表明:溶液pH通过影响聚合物络合活性位点对Cu~(2+)截留率起决定性作用;在pH=6、P/M≥5或C/M=10的优化条件下,Cu~(2+)截留率接近100%;PAA相对于CTS对Cu~(2+)的络合效率更高,而CTS具备更好的抗杂质离子干扰能力;酸解、循环回用的PAA与CTS对Cu~(2+)截留率稳定在99%以上。膜污染阻力分布计算和SEM、EDX微观表征表明,滤饼污染为膜污染主要形式,CTS更易造成不可逆的膜孔堵塞污染。     

MFC-电催化膜反应器中PPy-PVDF/碳纤维膜的污水处理性能

为解决膜分离技术在水处理中存在膜污染和高能耗的问题,通过电氧化聚合法将聚吡咯(polypyrrole,PPy)沉积在PVDF/碳纤维膜上,制备高活性的PPy-PVDF/碳纤维膜;研究不同沉积时间对电催化膜催化活性的影响及微电场环境对PPy-PVDF/碳纤维膜污染的影响;并构建MFC-电催化膜反应器,测试反应器在处理污水时的产能效果。结果表明,恒电位(0.8 V)聚合10 min时,PPy10-PVDF/碳纤维膜的催化活性最高,PPy的最佳沉积密度为0.75 mg·cm-2。抗污染通量测试结果表明,在0.4 V·cm-1的微电场下,PPy10-PVDF/碳纤维膜的稳定通量(317 L·(m~2·h)~(-1))比无电场时(212 L·(m~2·h)~(-1))提高了约49.5%,说明MFC-电催化膜反应器中的微电场可以有效减缓膜污染。在MFC-电催化膜处理污水的过程中,反应器对COD去除率高达96%以上;反应器产能最大功率密度为166 mW·m-3,与空白PVDF/碳纤维膜(产能密度为99 mW·m-3)相比提高了约67%。PPy10-PVDF/碳纤维膜在MFC-电催化膜反应器表现出较高的污染物去除率、能源回收效率及对膜污染的有效控制。     

BPAC-UF对二级出水中抗生素抗性基因的去除及膜污染缓解机制

采用生物粉末活性炭(BPAC)-超滤(UF)组合工艺去除控制二级出水中抗生素抗性基因(ARGs),并对ARGs的去除和BPAC缓解膜污染机制进行了探讨。结果表明:与直接超滤工艺相比,组合工艺对水中四环素类抗性基因(tetA、tetW)、磺胺类抗性基因(sulⅠ、sulⅡ)以及溶解性有机碳(DOC)的去除效果均有较大的改善,这主要是由于BPAC对ARGs的吸附降解作用所致;水中16S rDNA、intⅠ1和DOC含量与不同种类ARGs浓度具有显著相关性,强化上述指标的去除可有效促进ARGs的削减;在BPAC投加量较低时,组合工艺的膜比通量较直接UF有所提高,膜污染状况明显改善;直接UF时,膜污染状况与滤饼层过滤模型的拟合度最好,而组合工艺的膜污染状况与标准膜孔堵塞模型和滤饼层过滤模型拟合度均较好。BPAC-UF组合工艺是一种较好的去除ARGs的工艺。     

膜生物反应器处理乙二醇乙醚有机废气

针对水性涂料使用过程产生的乙二醇乙醚有机废气,通过膜生物反应器进行处理,考察了进气浓度、停留时间、液体喷淋量以及循环液pH对净化性能的影响;研究了膜生物反应器降解乙二醇乙醚废气动力学;采用16S rRNA、宏基因组测序技术对微生物群落结构及功能基因进行了分析。结果表明,适宜的运行条件为停留时间10 s,循环液pH 7.60,喷淋密度1.2 m~3·(m~2·h)~(-1);生化降解乙二醇乙醚的最大反应速率为666.67 g·(m~3·h)~(-1);经过2次进气负荷的提高,反应器中的优势菌属发生变化,由30 d的Methyloversatilis、90 d的Methyloversatilis、Pseudomonas变为145 d的Thauera和Flavobacterium。膜生物反应器能够高效降解乙二醇乙醚有机废气,去除率可达99.6%,本研究为处理水性涂料产生的醇醚类有机废气提供了参考。     

化肥驱动正渗透工艺处理生活污水的研究进展

采用化肥驱动正渗透（fertilizer driven forward osmosis, FDFO）工艺处理生活污水,不仅有效降低受纳环境风险或减少水体污染,同时经稀释后的化肥汲取液可直接用于周边农田灌溉,实现了生活污水处理与农田灌溉水肥一体化协同效应,具有良好的应用前景。目前,FDFO处理生活污水处于实验室小试和部分现场中试验证阶段,规模化应用的关键核心在于高效正渗透膜的开发、膜装置设计的改进、膜表面水力学参数的优化及膜污染缓解技术水平的提升。文章综述了近10年FDFO工艺在处理生活污水中的应用,重点阐述了FDFO工艺的膜装置类型与工艺流程、评价指标及其影响因素等3方面,并展望了未来FDFO工艺规模化处理生活污水面临的挑战,以期推动FDFO工艺在处理污水领域的应用。     

用膨润土处理油田污水的研究进展

介绍了膨润土的基本特性及其存油田污水处理中的研究情况。天然膨润土经改性后,可吸附去除油田污水中的油、烃类衍生物、注聚残留聚合物及表面活性剂;负载金属氧化物的改性膨润土可对光催化氧化产生协同效应,提高光催化氧化油田污水中有机物的能力;在高压下将膨润土制成薄膜,对油田污水中的无机离了有一定的截留去除作用。     

微波消解-流动注射分光光度法测定总氮和总磷

以碱性过硫酸钾溶液为消解液,采用微波消解-流动注射分光光度法测定水中总氮和总磷。在碱性过硫酸钾溶液中氢氧化钠质量浓度为9.6g/L、微波功率为320W、消解管长度为16m的条件下,总氮和总磷的检出限分别为0.040m g/L和0.020mg/L,线性范围分别为0.040～3.500mg/L和0.020～2.500mg/L,相对标准偏差分别为1.6%和1.0%。微波消解-流动注射分光光度法应用于河水、湖水、化工废水等实际水样中总氮和总磷的测定,加标回收率分别为95.7%～98.1%和97.2%～102.2%。