膜分离技术在水处理中的应用研究

介绍了膜分离技术及其特点，对膜分离技术进行了分类，同时阐述了渗透、电渗析、反渗透、超滤、微滤和纳滤这些常规膜分离技术的研究和应用情况，在此基础上介绍了近年来发展起来的液膜、气态膜、双极膜、膜萃取和膜蒸馏这些新型膜分离技术。提出了膜分离技术存在的一些问题、研究方向、展示了膜分离技术的应用前景。     

加油站地下储油罐压力管理系统的相关研究

在当前普遍采用的加油站真空辅助式第二阶段油气回收系统中,为了避免回收到地下储油罐中的油气再次通过P/V阀排空,必须对其中气相空间的压力实施有效控制。从国外的发展情况来看,地下储油罐的压力管理系统主要分为基于膜分离技术、基于弹性气囊和基于活性炭吸附三大类,其中膜法油气回收装置在国内已经得到了较多关注。首次系统介绍了气囊式压力管理系统的工作原理及其主要结构设计,具体包括管线布局、钢制压力容器壳体、位于容器顶部封头上的接口组件和全部位于容器内的气囊等;同时对另外一种可行方案进行了分析。     

高岭土对不同污染物微滤过程的影响

本研究采用原子力显微镜(AFM)结合自制的膜探针以及Zeta电位仪通过分别测量不同有机污染物,即腐殖酸(HA)、牛血清蛋白(BSA)和海藻酸钠(SA)与微滤膜之间的粘附力以及相应污染物的Zeta电位,对高岭土在不同有机物微滤过程的影响进行了系统性研究。结果表明,高岭土对污染膜通量衰减的影响主要发生在膜过滤的初期阶段,其存在使HA污染膜的初期通量衰减幅度增加,BSA和SA污染膜的初期通量衰减幅度减缓;清洗后HA污染膜的通量恢复率降低,而BSA和SA污染膜的通量恢复率增大。而且,高岭土的存在使膜-HA之间的粘附力变大以及HA溶液的Zeta电位变小,膜-BSA、SA之间的粘附力变小以及相应污染物的Zeta电位都增大。因此,膜-污染物之间粘附力以及溶液的Zeta电位的变化可以指示膜污染的变化趋势。     

氯酚与富里酸的缔合作用

本文用超滤膜方法证实氯酚与富里酸之间存在缔合作用,并计算出表观缔合常数在２．７＊１０＾３－－１２１＊１０＾３ｍｌ．ｇ＾－１范围内。实验结果表明”ＰＨ、富里酸含量,氯酚取代氯原子个数都能够影响Ｋ值的大小。     

利用玉米浸泡液产电的微生物燃料电池研究

以玉米淀粉生产过程中的浸泡液（玉米浸泡液）作为接种液和基质,利用“三合一”膜电极的单室空气阴极微生物燃料电池进行试验,采用在线监测电压和废水分析方法对产电功率和化学需氧量（COD）、氨氮进行测定,探讨高COD、高氨氮有机废水产电及废水处理的可行性.结果表明,经过94 d（1个周期）的连续运行（固定外电阻为1 000 Ω）,17 d时输出电压达到最大（525.0 mV）,稳定期最大输出功率可达169.6 mW/m²,此时电池相应的电流密度为440.2 mA/m²,内阻约为350 Ω,开路电压619.5 mV;但燃料电池电子利用效率较低（库仑效率为1.6%）;1个周期结束时浸泡液的COD去除率达到51.6%,氨氮去除率25.8%.本试验利用玉米浸泡液成功获得电能,同时对浸泡液有效地进行了处理,为其资源化利用提供新途径.     

具有自由端的梳状中空纤维膜-生物反应器中的膜污染控制研究

采用具有自由端的梳状中空纤维膜-生物反应器处理污水,考察了其膜污染控制性能.结果发现,如果将膜污染定义为恒压操作下的膜通量下降,膜组件b比膜组件a易获得更大的膜通量,具有更优异的抗污染效果.含膜组件b的MBR在温度为22～26℃,污泥浓度为7 500～10 500 　mg/Ｌ,曝气量为200 Ｌ/h,抽停时间比为9 min/1 min,压力为0.02 MPa的条件下连续运行47 d,膜通量维持在4.0～8.0 　L·(m²·h)^-1,其间不需要任何水力或化学清洗.由于这种膜组件易充分发挥曝气的作用,不易污染,因而所需曝气量较小,并且当抽停时间比从12 min/1 min变化到6 min/1 min,膜通量差别不大.对膜的清洗试验表明,水力清洗＋化学清洗＋乙醇浸泡是最有效的清洗方法.水力清洗+化学清洗后,较之水力清洗,中空纤维膜表面上的胶团数目和面积大大减少,膜孔变得更加清晰.     

浸没式双轴旋转厌氧膜生物反应器处理啤酒废水试验

研究了新型浸没式双轴旋转厌氧膜生物反应器(SDRAnMBR)处理模拟啤酒废水的运行性能.研究结果表明,SDRAnMBR对啤酒废水有较好的处理效果,处理过程负荷提高快,有机物去除率高,系统耐冲击负荷的能力强,而且运行非常稳定.正常运行期间,进水COD在2900～5200mg·L-1,容积负荷为4.97～12.48kg·m-·3d-1(以COD计)时,COD的平均去除率为95.15%.膜截留和三相旋转流的共同作用,加强了在高污泥浓度(MLSS)和高负荷条件下运行时的混合和传质,从而强化了SDRAnMBR在高MLSS和高容积负荷下运行的稳定性和出水水质.     

基于微滤技术供水厂的臭氧预氧化前置工艺中臭氧投加量的优化

通过臭氧预氧化降解水体中溶解性有机物(DOM)对DOM的氧化效果以及微滤(MF)膜污染的缓和效应进行了研究,并分析了臭氧氧化过程中光谱参数变化的规律,进而提出一种通过多目标优化模型确定最佳臭氧投加量的方法。结果表明,臭氧预氧化技术能够将中等分子质量的芳香类DOM转化为低分子质量的有机化合物,对应的UV₂₅₄去除率最高可达90.34%,从而显著改变了MF进水的光谱特性。此外,臭氧预氧化还显著缓解了DOM造成的膜污染,膜污染指数(FI)最多可降低51.49%。根据上述结果可建立多目标优化模型,并用于确定臭氧预氧化-膜过滤工艺最佳臭氧投加量。根据层次分析法,对SUVA₂₅₄、FI和臭氧利用率3个客观指标分配不同的权重,以满足不同饮用水厂的需求。此外,模型分析中可用光谱斜率作为SUVA₂₅₄的替代参数,特别是S_275~295 (R²=0.979 7),用UV₂₅₄作为FI的替代参数(R²=0.879 9),进而简化模型系数的获取。以上研究结果可为水厂在实际应用中优化臭氧投加量、综合提高水处理效果、缓解膜污染并降低运行成本提供参考。     

新型真空膜渗透结晶工艺初探

真空膜渗透结晶工艺(vacuum membrane percrystallization, VMPC)是一种新型膜结晶工艺,可同步实现溶质的结晶及其与溶剂的分离回收。以NaCl溶液为目标物系,对VMPC过程的原理进行了分析,初步考察了进料液温度、浓度和操作压力对该工艺产能的影响。结果表明：VMPC过程是膜渗透和真空压差闪蒸结晶的协同作用的过程,随进料液温度的升高,结晶盐通量和水通量均增大;随进料液浓度的升高,结晶盐通量增大,水通量降低;而操作压力对工艺产能影响较小,但对生成晶体的形貌影响显著;当进料液温度为34 ℃,进料质量分数为25%,操作压力为0.5 kPa时,可获得高达8.04 kg·(m²·h)⁻¹的盐通量和30 L·(m²·h)⁻¹的水通量,远高于现有太阳能驱动膜结晶技术的产能。针对现有膜滤浓缩液类高浓盐水结晶工艺流程复杂、能耗高、效率和产能低的问题,VMPC工艺为新型高效处置技术的开发及应用提供了可行的解决方案。     

Recent advances in thin film composites membranes for brackish groundwater treatment with critical focus on Saskatchewan water sources

Drinking water scarcity is an ever-increasing global concern. This issue appears as a greater threat to the countries with no access to sea water resources or rivers, since their potential water resources are only limited to ground waters only. There are serious concerns with the treatment of ground water resources, including landfill leachates, agricultural contaminations (pesticides, herbicides, and fertilizers), and rural contaminations. Membrane separation has been proved to be the governing technology in water and wastewater treatment plants, as these methods are responsible for more than half of the market share of the world's desalination capacity. This study intends to offer a holistic view of the groundwater contamination with specific focus on Saskatchewan province in Canada, and the recent efforts in the groundwater treatment using thin film composite membrane technology. This study begins with an introduction of the general aspects of ground water and membrane separation, polluting agents, and their sources. It is followed by a discussion of Saskatchewan's groundwater status and various issues. Furthermore, the recent research that became available since 2010 is reviewed in details and the results are summarized with respect to purification efficiency. Different affecting parameters in a groundwater-thin film composite system are synthesized and an in-depth overview is presented.