反渗透系统中的通量失衡现象与通量均衡工艺

指出了膜系统通量严重失衡的原因与危害,提出了膜元件透水压力的概念,分析了透水压力、给水盐量及给水温度与通量失衡之间的关系。描述了淡水背压、段间加压与分段配膜等三项常规通量均衡工艺以及元件位置优化、能回加压透平与梯级加压水泵等三项特殊通量均衡工艺,并较为全面地分析了反渗透系统中的通量失衡现象与各项通量均衡工艺。     

SMBR在次临界通量下的运行特性

利用“通量阶式递增法”测定了两种膜组件的临界通量,在此基础上考察了次临界通量下的运行特性。试验发现,次临界通量操作下的膜污染过程具有明显的两阶段特征,与第一阶段跨膜压差(TMP)平缓直线上升相对应的膜污染机制主要是膜孔堵塞和凝胶层污染,与第二阶段TMP剧烈直线上升相对应的膜污染机制则是颗粒沉积层污染;先清水冲洗再化学清洗的方式能有效恢复膜的过滤能力,其中清水冲洗能有效去除颗粒沉积层污染,而化学清洗则能有效去除膜孔堵塞和凝胶层污染。     

超滤/纳滤组合工艺的运行与优化研究

以超滤/纳滤组合工艺深度处理钱塘江水,探讨了运行参数对该工艺出水水质的影响以及物理和化学清洗的效果。结果表明,通量的增加以及运行周期和浓水排放周期的延长均可在一定程度上提高出水水质,但同时会加剧膜污染;运行压力的增大和错流速度的增加会提高膜通量和出水水质,膜污染速率会随压力的增加而加快,随错流速度的增大而减小;而提高回收率会使出水水质变差,同时加剧了膜污染;随着运行时间的延长,物理清洗对膜通量的恢复作用逐渐降低,适时的化学清洗可有效恢复膜通量,延长膜的使用寿命。     

直接超滤/吸附-超滤工艺处理东江水中试对比研究

探讨了两种不同超滤组合工艺对东江微污染水源水的处理效果,并对两种工艺的膜污染情况进行了对比分析。试验表明,在10 L/(m2·h)的通量下,直接超滤工艺和混凝沉淀-活性炭吸附-超滤组合工艺对东江水的浊度和氨氮都有很好的去除效果,均能在低通量运行条件下稳定去除氨氮;与直接超滤相比,混凝沉淀-活性炭-超滤组合工艺能更好地去除水中的腐殖酸类、富里酸类和蛋白质类有机污染物。在膜污染方面,由于采用低通量运行,两种工艺的膜污染增长缓慢,未见不可逆污染。直接超滤工艺稳定运行后反冲洗周期为1 d,在混凝沉淀-活性炭的预处理条件下,超滤系统可实现60 d稳定运行而不进行物理清洗,使膜污染得到有效控制。     

三种一体式MBR的膜污染趋势比较

对活性污泥—膜生物反应器、生物膜—膜生物反应器、复合式膜生物反应器的除污效果和膜污染趋势进行了研究。结果表明:活性污泥—膜生物反应器的膜污染程度最轻,膜通量下降速度最慢,膜污染也最容易消除;生物膜—膜生物反应器的膜污染程度最重,膜通量的下降速度最快;较大的曝气量可减轻膜的污染程度并减缓膜通量的下降速度。     

超滤膜的零污染通量及其在城市水处理工艺中的应用

对于超滤膜在城市水处理工艺中的应用,选择合适的膜通量和控制膜污染是其成功的关键所在。围绕上述关键点,结合城市超滤水厂的运行要求,系统论述了超滤膜零污染通量和经济通量的关系,并以东营超滤水厂为例,开展了超滤膜的零污染通量生产性试验,确定了该水厂在不同条件下的超滤膜零污染通量。超滤膜零污染通量相关内容的研究将可能成为膜技术发展的一个新方向。     

大型超滤水厂PVC和PVDF膜运行特性差异与优化

超滤技术已广泛应用于城镇给水处理厂,使得饮用水水质得到显著改善。不同材质超滤膜的运行周期、膜通量、跨膜压差(TMP)等的变化规律会有显著的差异,需要根据各自的特点对超滤系统进行运行参数调控与优化,以保证超滤系统的长期稳定运行。分析了山东某大型超滤水厂超滤系统长期运行的特点,对比了PVC膜和PVDF膜孔结构特征、膜通量、跨膜压差变化趋势及膜过滤阻力特性,调控和优化超滤系统运行参数,并进行了长时间的运行验证。结果表明,膜孔径和膜孔结构不同造成的膜污染是PVC膜与PVDF膜过滤特性差异的主要因素,恒定过滤周期运行模式下PVC膜通量加速衰减时段为82~220 min,造成PVC膜通量衰减了9. 14%,并形成了约5%的永久衰减膜通量,而PVDF膜的通量衰减并不明显,使得水厂超滤系统在恒定过滤周期(180min)运行模式下,出现了PVC膜的污染速率明显高于PVDF膜、系统的运行工况出现显著差异的现象。按照恒定过滤阻力模式运行时,PVC膜和PVDF膜的最佳过滤周期范围分别为82~108 min和96~155 min。水厂超滤系统在恒定过滤阻力运行模式下将PVC膜与PVDF膜在高温期和低温期的过滤周期分别调整为110、90 min和150、120 min,TMP的增长速率和化学维护清洗周期均基本一致,超滤系统实现了长期稳定运行。研究成果为我国超滤水厂中不同材质超滤膜的运行参数优化及协同稳定运行提供了参考。     

纳滤膜元件的运行特性分析

通过对影响纳滤膜元件性能的给水温度、膜通量及含盐量3项重要因素进行的正交设计试验,分析了不同脱盐率纳滤膜元件的工作压力和透盐率的给水温度、给水含盐量及膜元件通量的特性,并明确了不同脱盐率纳滤膜元件工作压力及透盐率的回收率特性,从而为建立特定系列纳滤膜元件的连续运行特性图谱提供了一个典型模式。     

膜蒸馏法浓缩反渗透浓水的试验研究

采用直接接触式膜蒸馏法浓缩处理反渗透浓水,系统研究了未经预处理、酸化预处理和阻垢预处理后的反渗透浓水在膜蒸馏浓缩过程中产水电导率、产水通量和膜污染的变化规律.试验结果表明,在三种膜蒸馏试验中,膜蒸馏的脱盐率均稳定.未经预处理的反渗透浓水在膜蒸馏过程中产水通量下降迅速,膜表面CaCO3污染是其主要原因.酸化预处理在一定程度上延缓了膜蒸馏浓缩过程产水通量的衰减,但随着浓缩过程的进行,仍然有沉积物在膜表面形成,导致通量下降.经阻垢预处理后膜蒸馏浓缩过程的膜通量比较稳定.这是因为阻垢预处理在一定程度上预防了难溶盐在膜表面的沉积,减缓了膜污染.对经阻垢预处理后的反渗透浓水保持浓缩倍数为3,在112 h的长周期运行中产水电导率稳定在5μS/em以下,且产水通量下降缓慢,至试验结束时产水通量为13.9 kg/( m2·h),较初始通量只下降了10.9％.     

超滤膜技术处理地表水的运行参数优化

针对超滤工艺处理地表水的物理反洗条件进行优化,考察不同运行条件对超滤膜污染的控制效果,从而确定超滤膜处理地表原水的最优运行参数。结果表明:随着超滤膜运行通量的增加,跨膜压差的增长加快。在20和25L/(m~2·h)通量下处理地表原水,反冲洗强度为过滤通量的2倍、曝气强度达到80～100 m~3/(m~2·h)时,超滤膜处于最佳运行状态。     

PVC合金超滤膜运行7年效能及膜污染特性研究

为研究长期运行的超滤膜污染特性及污染物组成,采用东营南郊水厂一期超滤膜工艺中已运行7年的旧超滤膜与新超滤膜进行对比,分析了膜通量、跨膜压差及运行成本的变化,对膜断面形态及膜丝内部的有机物和无机物种类进行了解析。结果表明,经长期运行后超滤膜的过滤性能明显变差,出现了累积性的膜通量下降、跨膜压差增长速率变大等现象,更换超滤膜更符合经济性。亲水性的低分子质量有机物、腐殖酸类、蛋白质类和色氨酸类等是截留的主要污染物。长期运行的超滤膜附着的Ca CO_3、铝和硅含量明显高于新膜,化学清洗分别仅可去除约62%、28%和37%,造成Ca CO_3、铝和硅在超滤膜表面及内部的持续性沉积;化学清洗过程无法彻底消除长期运行超滤膜的不可逆污染,化学清洗后附着在膜表面和膜孔内的污染物颗粒数量显著减少,但仍有部分污染物颗粒残留在膜孔内。     

混凝/沉淀/PVC复合膜工艺处理受污染源水的中试

针对北方受污染水源水的水质特点,基于"混凝/沉淀/PVC复合膜"工艺,通过中试考察了PVC复合膜的水质净化效果和膜系统运行情况。在PVC复合膜出水中未检测到总大肠菌群,出水浊度平均为0.054 NTU;复合膜对CODMn、余铝和藻类的平均去除率分别为27.4%、68%、99%。以25、30和35 L/(m~2·h)的膜通量运行时,TMP均在30 kPa以下,PVC复合膜的运行压力较低。气水反洗和维护性清洗能明显降低PVC复合膜的TMP,缓解膜污染。膜通量为25 L/(m~2·h)时,其TMP基本稳定在7.7~15 kPa;膜通量为30 L/(m~2·h)时,在加氯预处理条件下膜污染较轻;以35 L/(m~2·h)的膜通量运行时,过滤60 min反洗1次能够有效降低膜污染;建议维护性清洗周期为14 d。     

中空纤维MBR工艺膜堵塞行为与膜渗透性评估

采用中试规模的中空纤维膜生物反应器(HF-MBR)处理市政污水,考察了在不同MLSS浓度、不同通量水平下的膜堵塞行为特性及其对膜渗透性的影响。结果表明,随着膜通道堵塞固体质量的增加,膜堵塞面积、堵塞固体积累速率与污泥固体负荷率比率也随之增加,膜渗透性衰减速率加快;膜组件的可持续通量受膜堵塞状态的影响,膜组件经过堵塞之后再次运行时临界通量较未发生堵塞之前会降低;在低MLSS浓度(约为8 g/L)下运行时,化学强化反洗(CEB)能够使系统渗透性得到持续恢复,然而在中、高MLSS浓度(16~32 g/L)下运行时,CEB只能使膜渗透性得到瞬时恢复,离线清堵(Declogging)联合CEB能够保证系统渗透性的持续恢复;此外需要强调的是,经过清洗后膜渗透性得到持续恢复的前提是在可持续通量下运行。     

反渗透装置的八表制与十表制监测系统

介绍了反渗透装置的八表制与十表制监测仪表系统的配置,明确了装置前后段通量严重失衡的危害。装置在不同运行条件下十表制系统监测段通量失衡程度的优势分析表明,在装置后段严重污染条件下十表制系统监测段通量失衡程度十分必要。     

操作条件及运行通量对超滤膜污染的影响

从优化操作工艺和摸索长期运行零污染通量2个角度对浸没式超滤膜污染进行了研究.结果表明:曝气强度为40m3/(m2·h)时,对膜污染的去除可取得良好的效果;运行周期越短,膜污染越轻;存在一个通量范围,在此范围内,TMP和膜阻力随时间增长缓慢,一旦超出了这个范围,TMP和膜阻力便会随时间增长迅速增加.     

硅藻土预涂动态膜的错流过滤研究

与微滤工艺的出水水质相近的动态膜技术,具有投资小、膜污染容易控制、能耗低等优点.以不锈钢丝网为基网、硅藻土为预涂材料制备动态膜,并采用错流操作方式进行过滤.试验结果表明:动态膜错流工艺的预涂时间短、通量大、出水浊度低,且对有机物的去除率可达30%左右.采用恒定压力运行,当动态膜的跨膜压差由0.01 MPa增大到0.02 MPa时,出水通量变大,但运行周期缩短;由0.02 MPa增大到0.03 MPa时,出水通量变小,且运行周期缩短.初始通量越小则跨膜压差的上升速度越慢,运行周期越长.此外,随着预涂混合液浓度的增大,运行周期变长,出水通量变小.对颗粒在膜表面的受力分析表明,跨膜压差和错流速度对动态膜的性能具有重要的影响.     

颗粒活性炭干扰膜表面滤饼层形成的研究

向膜生物反应器（MBR）中投加颗粒活性炭（GAC）以干扰膜面滤饼层的形成,减轻膜污染与膜堵塞.结果表明,向MBR中投加粒径为40～60目的GAC（投量为1 g/L）,反应器运行21 d后,膜出水流量为初始时的52.9%,比对照试验的（30.8%）高22.1%;膜组件外层膜丝表面无滤饼层,内层膜丝间有滤饼层形成,部分GAC被吸附到滤饼层中从而增大了其孔隙率,提高了其透水率;GAC使滤饼层结构变得疏松而易于清洗,水力清洗后,在抽吸压力为0.02 MPa下膜清水通量可恢复到新膜的53.5%,比对照试验的高16%.     

一体式膜生物反应器处理生活污水的试验研究

采用一体式聚丙烯中空纤维膜生物反应器处理模拟生活污水，考察了其处理效果，研究了运行条件对膜污染的影响和不同清洗方法对受污染膜的清洗效果。结果表明，在进水COD为172～331mg／L、NH3-N为23～27mg／L的条件下，稳定运行时系统对COD和NH3-N的去除率均大于90％。抽停比越小则膜通量的衰减越缓慢；抽吸压力越大则初始膜通量越大；试验中确定的最佳抽停比为8：2，临界抽吸压力为30kPa。对已污染的膜采用空曝气、水洗、水洗＋碱洗、水洗＋酸洗、水洗＋碱洗＋酸洗的方法进行清洗，可使膜通量分别恢复至新膜通量的30％、46．3％、86．54％、82．36％、92％。     

纳滤及反渗透系统脱除有机物的试验研究

通过小型系统对多类有机物进行的脱除率试验,分析了纳滤及反渗透系统对有机物脱除率受膜脱盐率、产水通量、给水温度、给水p H值、给水有机物浓度等运行条件的影响。表明了纳滤系统对解离型有机物和难解离型有机物的脱除率受给水温度的影响明显,受有机物浓度、产水通量等影响较小;对解离型有机物的脱除率受给水p H值影响较大。验证了反渗透系统对小分子量有机物的脱除率较低,而对大分子有机物的脱除率很高。     

混凝/膜过滤过程中泥饼层对膜污染的影响研究

混凝/膜过滤过程可以分离、浓缩污水中有机物,有望实现生活污水的直接处理。但混凝/膜过滤过程中形成的化学泥饼层对膜污染的影响复杂。通过超滤杯过滤试验,证实了混凝/膜过滤过程中形成的化学泥饼层可以提高膜通量,并能增强有机物截留效果,减缓膜的不可逆污染。在泥饼层过滤模式下,四次过滤后膜通量能够恢复到初始通量的85%,这对设计有自动水力清洗设备的膜混凝反应器的长期运行具有现实意义。