化学强化水力反冲洗缓解藻源膜污染机制及优化研究

藻类爆发期间,常规水力反冲洗难以控制超滤膜污染,导致跨膜压差(TMP)快速增加和膜通量大幅下降,严重影响超滤净水厂的稳定运行。采用化学清洗和化学浸泡清洗虽可暂时控制水力不可逆膜污染,降低TMP;但连续运行中水力不可逆膜污染将再次快速(7～14d)形成,TMP增长到40～50kPa,需频繁采用化学清洗或化学浸泡清洗以控制膜污染。提出的化学强化水力反冲洗措施采用低剂量多频次清洗模式,对水力不可逆膜污染具有持续缓解作用。同时,对比了次氯酸钠(NaClO)、氯化钠(NaCl)以及NaClO+柠檬酸3种强化水力反冲洗措施对膜污染的控制作用,结果表明NaClO对膜污染的控制效果最佳,NaCl次之,投加柠檬酸反而会降低NaClO对水力不可逆膜污染的控制效用。中试研究表明采用NaClO强化水力反冲洗,超滤膜长期运行其TMP可保持稳定(水力不可逆膜阻力增长速率约为0kPa/d)。此外,相比于化学清洗和化学浸泡清洗,化学强化水力反冲洗兼具操作简单、易于自动化控制、药剂消耗少、无需停机清洗、反冲洗废水中药剂浓度低等优点,有助于推动超滤技术在处理含藻水方面的发展和应用。     

二氧化氯和超滤组合处理微污染水

采用二氧化氯预氧化和超滤组合工艺进行微污染水处理试验研究。进出水水质检测结果表明:二氧化氯预氧化和超滤组合工艺能将出水中浊度和细菌总数分别控制在0.8NTU和2CFU/mL以下,总大肠菌群未检出;投加0.5mg/L二氧化氯能使混凝—沉淀预处理和组合工艺的CODMn去除率分别提高约11.6%和7.4%,而且二氧化氯产生的亚氯酸盐和氯酸盐浓度均低于国家饮用水卫生标准的限值。跨膜压差监测表明二氧化氯预氧化能通过降低膜表面污染物负荷、降低有机污染物相对分子质量以及减少微生物在膜表面滋长等方式缓解膜污染。     

膜组合工艺处理高藻水的试验研究

针对太湖高藻的水质特点,研究膜处理工艺应对高藻的能力及其缓解膜污染的效果。太湖水有机物主要来源于藻类的新陈代谢产物,而且悬浮颗粒性有机物所占比例较高。试验结果表明,膜以及膜组合工艺可有效去除浊度、藻类和有机物。单独采用超滤膜可造成严重的膜污染,但采用化学强化反洗措施仍可保证膜过滤的稳定运行。采用混凝和粉末活性炭作为预处理可以有效去除有机物和缓解膜压差的上升。对膜污染机理的研究表明,预处理可有效去除大分子有机物,从而有效缓解可逆污染;但对中小分子有机物的去除效果有限,很难有效抑制不可逆污染。导致不可逆污染的主要污染物是强疏水和中性亲水组分。     

微絮凝-超滤组合工艺处理微污染原水的试验研究

对微污染水源水采用微絮凝-超滤组合工艺进行中试研究,结果表明,组合工艺出水水质稳定,对浊度、COD_(Mn)、UV_(254)、>2 μm颗粒物和原生微生物的去除都有很好的效果,去除率分别高达99.8%、48.5%、73.4%、99.9%和99.9%.     

臭氧—活性炭—超滤组合工艺处理石油微污染水的试验研究

采用臭氧-活性炭-超滤(O3-GAC-UF)处理石油微污染水,研究该组合工艺对水中石油污染物的去除效果.结果表明,当原水油含量为4 mg/L左右时,在臭氧投加量约为4 mg/L、反应时间为12 min、活性炭停留时间为12 min条件下,超滤出水油含量为0.027 mg/L,对色度、浊度和CODMn的去除率均接近100%,UV254从0.117 cm-1降低为0.004 cm-1,并且随着处理水量的增加,系统运行稳定.臭氧-活性炭-超滤工艺可以作为处理石油微污染水的一种有效方法.     

超滤处理油田采出水的膜污染特征及清洗

利用色质联机对超滤处理油田采出水膜污染物质进行分析,发现烷烃类等石油原油中常见物质是膜的主要污染物。试验表明,常规水力清洗可使滤饼层大部分脱落,但对膜过滤性能的恢复效果较差,而碱洗对膜过滤性能的恢复作用显著,但单一的碱洗并不能清除所有的污染物,而碱洗和酸洗联合能有效降低膜污染。此外还对膜洗脱液进行了分析,并探讨了清洗机理。     

粉末活性炭—超滤组合工艺处理长江陈行原水

以长江陈行水库原水为研究对象,探讨了粉末活性炭—超滤组合工艺对水中CODMn、UV254、浊度、氨氮等去除效果,评价投加粉末活性炭后超滤膜跨膜压差(TMP)的变化情况.结果表明:超滤膜出水CODMn均值为1.10 mg/L,平均去除率为48.7％,UV254均值为0.016 cm-1,平均去除率为76.2％;组合工艺对水中氨氮具有一定的去除效果,对总铁、总锰去除效果显著,出水浊度保持在0.031 NTU以下.粉末活性炭投加于沉淀池之前,对于改善出水水质、减轻膜污染起到了较好的效果.     

PAN膜超滤通量变化及影响因素探讨

膜污染曾是阻碍超滤技术被人们普遍接受并广泛推广的重要原因。目前,超滤膜污染问题仍是影响其可靠性的关键因素,通过分别以浑浊水、腐殖酸、浊度物质与腐殖酸混合水为原水,用PAN超滤膜对其进行连续超滤以研究超滤过程中的通量变化。     

全膜深度处理工艺处理太湖水的中试研究

采用超滤-纳滤(UF-NF)全膜工艺处理东太湖水,通过中试考察全膜工艺对水中各种污染物的处理效能。试验结果表明,超滤预处理能充分保证纳滤的稳定运行,试验工艺处理浊度、COD_Mn、TOC、UV₂₅₄、氨氮、藻密度和叶绿素a的去除率分别为99.93%、89.33%、62.33%、93.72%、82.1%、99.67%和98.32%。工艺对水中的TDS和电导率的去除率为43%。三维荧光和有机物特性分析表明,原水中有机物构成以芳香蛋白类物质、溶解性微生物代谢产物和小分子有机物为主,全膜工艺去除效果优异。     

北江水源水混凝—沉淀—超滤工艺低通量中试研究

通过中试研究混凝—沉淀—超滤工艺处理珠江流域北江水源水低通量运行情况,并研究了天然有机物对超滤膜污染的情况。试验结果表明:混凝—沉淀—超滤工艺出水浊度在0.08NTU以下,膜滤后水2~10μm的颗粒变化在22~31个/mL,整个工艺对浊度、UV254、CODMn的去除率分别为99.3%~99.6%、12.5%~52.0%、30%~65%;当超滤膜通量21L/(m2·h),反洗周期8h,反洗时间1min时,跨膜压差每天增长0.32kPa,基本实现超滤膜长期运行较小不可逆污染通量;蛋白类和胞外聚合物是超滤膜污染的主要有机污染因素,部分腐殖质对不可逆污染也有贡献。     

第三代城市饮用水净化工艺及超滤的零污染通量

论述了超滤技术作为第三代净水工艺的核心技术在城市净水厂大规模应用的必要性和历史必然性,并针对不同的原水水质特点,提出了具有不同适用性的超滤组合工艺。基于净水厂运行的角度,强调了零污染通量的运行模式,当膜在零污染通量下工作时,则无需或很少需要化学清洗,这将显著简化大型膜系统的运行,工程实用性增强。通过加强膜前预处理、加强物理清洗、改善膜材料、降低膜价格(从而降低工程上可接受的膜通量)等零污染技术,有望将零污染通量提升至工程值,为超滤技术的研发与应用提出了一个新的思路。     

一体化超滤-膜混凝吸附生物反应器饮用水除污染效能

为了提高超滤-膜生物反应器(UF-MBR)的饮用水除污染效果,在其反应器中直接投加粉末活性炭进行吸附和聚氯化铝进行混凝,构建一体化超滤-膜混凝吸附生物反应器(UF-MCABR)。试验结果表明,在投药量为粉末活性炭8mg/L、聚氯化铝10mg/L时,UF-MCABR对TOC和CODMn的去除率比UF-MBR分别提高了37.1个百分点和29.8个百分点;对DOC和UV254的去除率分别提高了40.6个百分点和61.4个百分点,并取得了几乎100%的硝化效率和PO34-—P去除效率。UF-MCABR的膜污染速率较之UF-MBR显著降低。     

短流程浸没式超滤膜工艺的膜污染控制研究

为了确定短流程浸没式超滤膜运行的最佳条件及清洗参数,通过试验考察操作条件的变化对浸没式超滤膜污染程度的影响。试验根据黄河水的水质特点,通过考察运行过程中跨膜压差的变化,分析了混凝剂投加量、膜通量、排污周期及膜清洗等操作条件对膜污染控制的影响。试验结果表明:超滤膜污染速率最低时的最佳混凝剂投加量为6 mg/L,最佳通量为30~40 L/(m2·h),最佳排污周期为5 h/次;同时,为了恢复正常的膜通量,需60 min进行1次物理性清洗,7 d进行1次维护性清洗,当物理性及维护性清洗难以恢复膜原有的处理能力时,需要采用化学药剂清洗消除膜表面的不可逆污染物。     

水蕹菜对重污染河道净化及克藻功能

研究采用浮床无土栽培种植水蕹菜以控制重污染河道水体水质。不仅进行了静态试验,而且在重污染河道苗家河上加以应用,效果显著。静态试验结果表明,在气温35℃、水温30℃以上的条件下,水蕹菜对重污染水体中的CODMn、TN、NH4+-N、TP的去除率分别为37.0%、92.9%、93.9%、93.8%;对藻类的抑制率为88.8%。示范工程水域中水质得到明显改善,透明度达90~130 cm。由此证明水蕹菜是对重污染河道净化处理的优良生物材料之一。     

活性炭—超滤组合工艺处理南方微污染原水的研究

研究了活性炭—超滤组合工艺对主要污染物的去除效果,以及超滤膜污染情况。组合工艺出水浊度一般为0.01~0.03 NTU,粒径大于2μm的颗粒数低于10个/mL。组合工艺对CODMn、UV254和TOC的去除率分别为47%、88%和60%,其中炭吸附起主要作用,分别占39%、86%和57%。总细菌数和异养菌平板计数(HPC)在炭吸附池出水中分别为1~1 300 CFU/mL和190~2 880 CFU/mL,而其在超滤出水中分别为0~5 CFU/mL和0~40 CFU/mL,这显著提高了微生物安全保障水平。浮游动物能穿透炭砂滤层,但超滤对浮游动物有非常好的截留效果,出水中偶有检出轮虫,最大为2.5个/100 L。超滤膜污染为由金属离子和有机物造成的综合性污染,金属离子包括Fe3+、Al3+等高价离子,以及Ca2+、Mg2+等二价离子;有机物主要为烷烃和芳香烃等。活性炭—超滤组合工艺非常适合于我国南方地区高温高湿气候,以及季节性有机污染和微生物污染的水质特征。     

超滤-反渗透工艺在处理循环水排污水中的应用

本文结合超滤-反渗透工艺处理循环水排污水的工程实例,对其系统调试、运行过程中出现的问题进行了静态和动态的实验分析,并提出了相应的处理建议,以推广超滤-反渗透水处理工艺在循环水排污水中的应用.     

PAC-MBR组合工艺中膜污染及清洗方法的研究

对粉末活性炭 膜生物反应器 (PAC MBR)组合工艺处理微污染水源水过程中的膜污染进行了分析 ,并对膜清洗方法进行了研究。扫描电镜观察表明 ,由活性炭、活性污泥等相互粘结形成的凝胶层是膜外表面的主要污染物 ,而膜内表面污染不明显。采用曝气清洗、超声波清洗、NaClO碱洗、HCl酸洗可有效地使污染膜的通透性能最终恢复到 95 %以上。其中超声波清洗可使膜比通量恢复 5 4 %,碱洗可进一步恢复 38%。各级洗脱液分子量分布测定结果表明 :曝气洗脱液中分子量大于2 0 0 0 0的有机物约占 70 %;而超声波主要去除的是分子量小于 4 0 0 0的有机物 ;碱洗脱液去除的UV2 54 占化学清洗总量的 92 %。通过清洗效果分析 ,有机污染是造成膜污染的主要原因。     

在线混凝-超滤-反渗透组合工艺处理MBR出水的中试研究

建立了以混凝—超滤—反渗透组合工艺处理MBR出水的研究设备。研究表明,该组合工艺具有分离有机污染物和脱盐效果,对TOC、电导率、CODMn、UV254、浊度、总碱度、总硬度的去除率分别达到93.95%、98.94%、90.69%、99.83%、93.41%、89.21%、97.94%。产水电导率≤10μS/cm,可满足部分行业的纯水使用要求。同时,在线投加7mg/LFeCl3和0.35mg/L聚丙烯酰胺(PAM)时,超滤对浊度、UV254、CODMn的去除率分别为82%、20.5%、32.2%,跨膜压差增长趋势减缓,膜污染速率降低,节约了清洗膜的药剂,延长了超滤膜使用寿命,对反渗透膜也具有保护作用。     

给水处理全流程工艺超滤中试运行效果评价

建立了膜性能评价体系,包括实验室检测与现场中试两大部分。通过现场中试研究,考察超滤膜系统对水质的提升效果,探究给水工艺应用超滤膜技术的必要性,结合跨膜压差、膜污染成分分析以及超滤膜一般性能表征,分析超滤膜抗污染能力以及超滤膜长期运行的稳定性。研究结果表明,全流程工艺增加超滤单元可以进一步提升供水水质;膜孔径分布不均将导致跨膜压差增幅较大,抗污染能力较弱;超滤膜长期运行后,膜亲水性将有所降低,但膜机械强度变化不明显。     

UF-RO组合工艺处理循环冷却排污水的研究

在电力循环冷却排污水回用系统中,采用UF-RO组合工艺对循环排污水进行去浊除盐.通过现场试验,考察了超滤在循环冷却排污水回用中作为反渗透预处理的可行性;在工程实践中确定了系统实际运行工艺参数并对运行成本进行了分析.该工艺为循环冷却排污水的再利用开辟了一条新途径,既节约了水资源,又减少了环境污染.