微絮凝-超滤联用工艺处理低温水膜污染的机理

通过微絮凝-超滤联用工艺处理不同温度水样,研究了微絮凝过程中有机物的去除效果、形成絮体特性的差异以及温度的不同所造成超滤膜污染的主要机理。结果表明:微絮凝过程对低温水样的有机物去除率优于常温水样;尽管不同温度水样微絮凝过程中形成絮体的大小差异不大,但低温水样形成絮体的分型维数要明显小于常温水样,这说明低温水样形成的絮体结构更加疏松;不论是低温水样还是常温水样,滤饼层阻力都在造成膜污染的膜阻力因素中占主导地位,与常温水样相比,低温水样有较高的相对膜通量,说明低温水样形成的絮体造成的膜污染程度要比常温水样轻,这与低温条件下所形成絮体的特性密切相关。     

不同预处理对超滤膜去除有机物效果的影响

通过中试考察了砂滤、纤维过滤、混凝-砂滤以及混凝-纤维过滤预处理与超滤膜工艺联用对受污染水中波长为254nm的紫外吸光度A_(254)和DOC的去除效果,并与直接膜滤工艺进行比较,探讨不同预处理对超滤膜去除有机物效果的影响.结果表明,几种预处理均可明显改善超滤膜去除有机物效果,与直接膜滤相比,采用砂滤、纤维过滤、混凝-砂滤以及混凝-纤维过滤预处理,可使超滤膜出水中A_(254)的平均去除率分别提高16、7、23及14个百分点。对DOC的平均去除率分别提高17、14、27及19个百分点,其中混凝-砂滤-膜滤工艺在去除有机物的效果和稳定性方面都优于其他工艺,采用混凝-砂滤作为超滤膜工艺的预处理方式对提高膜处理效率及防止膜污染是非常有效的.     

连续过滤-超滤工艺处理松花江水中试研究

为探究以超滤为核心的短流程、低药剂的绿色净水工艺可行性,以连续过滤作为膜前预处理工艺,通过中试实验考察连续过滤-超滤工艺处理松花江水的处理效能和膜污染特性,并与直接超滤进行对比实验,考察连续过滤预处理在组合工艺中的作用.结果表明,连续过滤-超滤工艺对松花江水的浊度和氨氮均有良好的去除效果,去除率分别为99. 75%和70. 77%,但对有机物的去除效果较差,COD_(Mn)和UV_(254)的去除率分别为32. 21%和17. 12%.超滤膜前期污染较缓慢,15 d后污染速率加快,在第50天跨膜压差增长至50. 3 k Pa,达到膜污染上限.连续过滤对色氨酸类蛋白质有较好的去除效果,而超滤对溶解性生物代谢物、色氨酸类蛋白质、富里酸类有机物和腐殖酸类有机物均有一定的截留作用,其中腐殖酸类有机物和色氨酸类蛋白质是超滤膜的主要不可逆污染物.组合工艺对COD_(Mn)、UV_(254)和氨氮的去除率比直接过滤分别高出9. 97%,7. 02%和33. 84%,且膜污染速率远低于直接超滤.研究成果将推动超滤膜技术在微污染源水净化方面的广泛应用.     

预氧化强化混凝沉淀-超滤处理微污染水

从出水水质改善和膜污染控制方面考察了KMnO4和O3及其联用对混凝-超滤工艺处理微污染水的影响.通过分析出水中有机物的三维荧光光谱特征和PVDF中空纤维膜的过滤阻力,对预氧化单元强化作用机理进行了初步探讨.研究表明:KMnO4/O3联合使用能强化聚合氯化铝混凝对有机物,特别是腐殖质类物质的去除,从而显著改善混凝-超滤工艺的净水效果,并减轻由膜孔吸附所引起的水力不可逆膜污染.     

混凝-超滤系统中混凝剂对絮体特性及膜污染的影响

采用腐殖酸(HA)配水考察混凝剂类型和投加量对水中有机污染物去除效果、膜污染构成及发展规律的影响,并探讨絮体粒径、密实度等形态特征与絮体滤饼层阻力间的内在联系.结果表明:PAC和Fe Cl3作为混凝剂均能有效地去除水中的HA,但以Fe Cl3作为混凝剂时膜污染更加严重.在较低混凝剂投加量下,PAC和Fe Cl3产生的絮体细小,容易形成致密滤饼层,导致过滤阻力增大;随着混凝剂投加量的增加,絮体更容易碰撞成长,粒径增大,形成结构疏松的滤饼层,减小过滤阻力;与PAC相比,Fe Cl3絮体结构更加密实,因此滤饼层导致的膜污染更加严重.     

原水及沉后水对PAC／UF工艺膜污染的影响

为考察超滤过程膜污染的主要影响因素,采用模拟粉末活性炭-超滤(PAC／UF)工艺处理微污染原水及其沉后水,对比两种水体膜污染特性差异,分析颗粒物粒径和溶解性有机物特性对膜污染的影响．结果表明,PAC/UF工艺能够有效减轻沉后水超滤过程膜污染,但对原水超滤过程没有改善效果. 原水以中小分子亲水性有机物为主,PAC可有效去除其中芳香类和溶解性微生物代谢产物,但没有减轻膜污染,这些有机物不是造成原水膜污染的主要因素. 胶体颗粒粒径小、含量高是导致PAC/UF工艺无法减轻原水膜污染的主要原因,颗粒含量及粒径分布对膜污染有重要影响.     

混凝沉淀-浸没式超滤膜处理北江水中试研究

为考察混凝沉淀-浸没式超滤膜处理北江水的可行性,通过中试试验从净水效能和膜污染两方面对其进行研究,并与水厂现有常规处理工艺进行比较.结果表明,常规工艺砂滤出水浊度平均为0.176 NTU,而混凝沉淀-超滤组合工艺出水浊度平均为0.080 NTU,其对浊度的去除效果明显优于常规工艺;常规工艺对CODMn和UV254的平均去除率分别为47.3%和43.2%,而超滤组合工艺的去除率分别为50.6%和44.0%,略优于常规处理工艺.就膜污染而言,原水直接超滤时跨膜压差增长较快;而在混凝沉淀-超滤组合工艺中,混凝沉淀的预处理作用可有效去除水中的膜污染物质,超滤膜的跨膜压差增长缓慢,系统运行稳定.采用浸没式超滤替代砂滤形成混凝沉淀-超滤组合工艺可有效提高供水的安全性.     

载银活性炭/超滤组合技术去除溶解性有机物

为了强化水中溶解性有机物的去除效果,采用载银粉末活性炭与超滤( ultrafiltraction,UF)组合工艺处理微污染原水,研究了溶解性有机炭( dissolved organic carbon,DOC)和紫外吸光度( ultraviolet absorbance,UV254)的去除效果、三维荧光特性、影响因素以及膜污染控制的影响.研究结果表明：与常规粉末活性炭相比,载银活性炭对DOC和UV254的去除效果有较显著改善;在载银量0.10%、0.50%、1.00%和投炭量50、60、80、100 mg/L的条件下,随着活性炭载银量和投炭量的增加, DOC和UV254去除率呈现增加的趋势;单位质量的载银活性炭对UV254和DOC的去除率随投炭量的增加而下降,投炭量80 mg/L、载银量0.50%符合出水水质要求;载银粉末活性炭可以更有效地去除紫外区类腐殖质物质;吸附时间20 min时达到吸附平衡,活性炭在酸性条件下更有利于对有机物的吸附.载银活性炭对膜污染的控制较好,超滤膜经反洗后膜通量恢复较好,膜污染指数增长缓慢.     

MIEX树脂预处理改善超滤膜过滤性能的试验研究

为控制超滤膜污染,采用新型磁性离子交换树脂(MIEX)进行预处理,降低超滤系统运行的跨膜压差.结果表明:MIEX树脂投量的通水倍数为800BV,聚合氯化铝(PAC)投量仅为14mg/L时,反洗后跨膜压差可有效恢复.MIEX-混凝沉淀-超滤(工艺1)对UV254,CODMn,DOC,三卤甲烷生成势(THMFP)和卤乙酸生成势(HAAFP)的去除率分别为87.2%,74.4%,69.5%,88.2%和87.3%;混凝沉淀-超滤(工艺2)对UV254,CODMn,DOC,THMFP和HAAFP的去除率分别为20.5%,42.9%,27.9%,35.6%和33.6%.MIEX树脂预处理去除大部分疏水性和荷电亲水性有机物,对中性有机物也有一定去除,对相对分子量小于3ku的有机物去除率达61.3%.2种工艺出水平均浊度为0.07NTU.MIEX预处理减小了膜过滤时膜孔堵及滤饼层阻力,降低了过滤阶段的总阻力,有效地控制了膜污染.     

两种膜的前端处理技术减缓膜污染的试验研究

通过超滤膜过滤粉末活性炭预处理长江水和混凝沉淀预处理太湖水的上清液试验,比较各工艺中有机物极性含量的变化,结合膜的扫描电镜照片,探讨粉末活性炭和混凝沉淀预处理技术对膜污染的减缓作用。结果表明,疏水性有机物是造成膜污染的主要因素,亲水性有机物对膜污染的影响较小。超滤膜分别过滤经20mg/L投量的粉末活性炭预处理的长江水样和25mg/L投量的聚合氯化铝预处理的太湖水样时,相比直接过滤2种原水,超滤膜反洗后膜通量可有效恢复。粉末活性炭和混凝沉淀预处理后,膜表面形成的滤饼层较松散,易被周期性反洗排出膜组件,滤饼层可阻止疏水性有机物直接沉积在膜表面,减缓超滤膜污染,同时也可提高超滤膜出水的化学安全性。     

PAC-UF工艺处理沉淀池出水试验

利用粉末活性炭(PAC)和浸没式超滤膜组件联合处理净水厂沉淀池出水,并对处理前后水样的浊度、CODMn、UV254、TOC和三氯甲烷生成势进行检测.结果表明:PAC能够加强超滤膜对水中颗粒及胶体物质的控制,使出水的浊度保持在0.10NTU以下,去除率在95%以上;PAC能有效提高超滤工艺对有机物的去除能力,PAC的最佳投量在20～30mg/L;PAC和超滤膜联合使用还能去除三氯甲烷的前驱物,在投量为20～30mg/L时能降低23.9%～31.4%的三氯甲烷生成势.通过分析PAC投量对膜通量下降的影响可知,PAC投加可以降低膜污染,同时,PAC-UF工艺中形成的膜污染以粉末活性炭颗粒泥饼层为主,可以通过简单的水力反冲洗实现通量恢复。     

Membrane fouling characteristics analysis of high concentration powdered activated carbon-microfiltration integrated system

The membrane fouling characteristics of high concentration powdered activated carbon-microfiltration (HCPAC-MF) integrated process are studied by comparing them with those of direct microfitration system using the particle counter,scanning electron microscope (SEM) and atomic force microscope (AFM). The results indicate that the specific flux of HCPAC-MF is 3 times better than that of the direct filtration process after the system is stabilized. The addition of HCPAC changes the particle distribution of raw water and influences the structure of surface fouling layer. The PAC with irregular shapes aggregating on the membrane surface makes the cake layer structure loose and increases the roughness of membrane surface,and this decreases the thickness of hydrodynamic boundary layer and the membrane resistance. After the physical cleaning,the membrane surface and pores are clean without any fouling matters aggregation,which illustrates that the cake layer of PAC can be formed quickly in this HCPAC environment and prevent the occurrence of irreversible fouling.     

给水絮凝处理中壳聚糖的助凝作用和机理

为能高效除浊,又能去除水中有机污染物,将无机絮凝剂聚合氯化铝与天然高分子絮凝剂壳聚糖协同使用,用于自来水厂的给水絮凝处理.考察助凝剂壳聚糖投加量、pH、壳聚糖相对分子质量等因素对浑浊度和有机物去除效果的影响,采用微电泳仪测定了絮凝过程中溶液Zeta电位的变化,通过电子显微镜和im-ageJ图像处理软件,对絮体形态进行分析.结果表明,在以黄河水为水源的自来水厂的给水絮凝处理中,以壳聚糖(CTS)作为聚合氯化铝(PAC)的助凝剂,pH为7.5时,PAC投加35mg/L,CTS投加0.15mg/L时,壳聚糖的助凝效果显著.壳聚糖的絮凝以吸附架桥为主,电性中和为次.显微摄像系统絮体的形态分析表明,单加PAC、PAC/CTS协同絮凝处理水样后絮体的分形维数分别为1.294和1.385.     

铁盐预混凝对微滤膜污染的影响

针对混凝-微滤工艺,为优化铁盐预混凝条件及揭示不同凝聚体特性对膜污染的影响,分析了三氯化铁(ferric chloride,FC)和聚合硫酸铁(polymeric ferric sulfate,PFS)在不同投加量(0.1、0.2、0.4、0.6 mmol/L)和混凝pH(4.5、5.5、6.5、7.5)条件下对水中天然有机物-腐植酸的去除率和膜污染的影响规律.实验结果表明:当酸性pH 4.5~5.5电性中和机理为主时,PFS低投药量(0.1~0.2 mmol/L)凝聚体颗粒大而密实,膜过滤中通量下降缓慢,膜污染程度轻,此时聚铁水解产物的高电荷比单铁更有利于电中和;中性pH 6.5~7.5卷扫混凝时,FC高投药量(0.4~0.6 mmol/L)缓解膜污染的作用更明显,此时单铁水解产物卷扫混凝形成凝聚体的颗粒粒径更大.可见,混凝凝聚体颗粒大小与结构特性,是膜污染的直接影响因素,大而密实的颗粒有利于增加膜通量,同时提高出水水质.     

粉末活性炭-超滤组合工艺处理沉后水的试验研究

采用超滤与粉末活性炭组合工艺处理某水厂沉淀池出水,对比不同浓度（0、10、20和40mg/L）粉末活性炭对水中污染物的去除及对膜运行性能的影响。结果表明,随着粉末活性炭浓度的增加,粉末活性炭-超滤组合工艺对UV254和CODMn的去除效果也增强。同时,粉末活性炭可以有效延缓膜污染,对维持超滤膜长时间稳定运行起到重要作用,膜在污染后经过化学清洗后可以基本恢复。     

曝气对一体式PAC／UF工艺的影响

针对一体式PAC／UF工艺的重要环节——曝气,通过小试和中试实验,研究曝气方式、曝气量等因素对一体式PAC／UF工艺运行及除污染性能的影响．结果表明:相对于间歇曝气,连续曝气情况下PAC／UF工艺去除有机物效果略好;连续曝气会使出水颗粒数略微增多;同时连续曝气可以更充分发挥粉末活性炭减缓膜污染的作用．增加曝气量也可以减缓膜污染．但是在实验条件下,间歇曝气可以节约电能0221 kW·h／m³．综合考虑PAC／UF工艺膜污染、除污染效能和运行成本,对于PAC／UF工艺,间歇曝气更经济合理．     

在线混凝对浸没式超滤膜出水水质和膜污染的影响

以聚合氯化铝作为混凝剂,通过中试考察了在线混凝对浸没式超滤膜出水水质和膜污染的影响,并与原水直接超滤和水厂现有常规处理工艺出水水质进行了对比.结果表明,在线混凝对浸没式超滤膜对浊度和微生物的去除没有影响,原水直接超滤和在线混凝-超滤出水浊度均低于0.1 NTU,出水细菌总数均不超过5 CFU/mL;与原水直接超滤相比,混凝剂投量为20和30 mg/L时,在线混凝-超滤工艺对CODMn的去除率分别提高了8.1%和14.3%,对UV254的去除率分别提高了19.4%和26.5%;与原水直接超滤相比,在线混凝-超滤工艺在混凝剂投量低于水厂常规处理投加量的条件下即可明显减缓膜污染,进一步提高混凝剂投量对膜污染改善无明显影响.