PU杂化膜性能及微孔结构的分形研究

采用湿法相转化法制备了PU／SiO2杂化膜，用扫描电子显微镜进行观察，并依其断面电镜照片进行分形研究．结果显示：SiO2的加入，可改善PU杂化膜的微孔结构，在PU／SiO2杂化体系中添加界面改性剂，可促进SiO2在基体的分散，起到细化微孔的作用．这一性能与分形研究中维数的提高相一致，因此分形理论可以用于将膜孔的结构形态量化．     

多孔膜的污染及其控制方法

针对膜污染这一制约膜工业化应用的重要因素，从膜材料特性和分离液构成对膜污染的影响、膜污染机理及模型、膜污染的防治策略等几个方面，介绍了近几年来国内外学者对超滤、微滤膜污染问题的一些研究结果；并对减少或防止膜污染的方法进行归纳，具体评价了原料液预处理、膜表面改性、操作条件优化及化学清洗对减轻多孔膜污染的效果．     

基于群体感应猝灭理论的MBR膜污染控制技术研究进展

膜生物污染是由细菌附着在膜材料表面形成生物膜,造成膜孔阻塞、膜通量下降的现象,膜生物污染问题大幅增加了膜生物反应器(MBR)在运行和维护过程的额外能源消耗和运行成本,是限制膜生物反应器高效及稳定运行的主要瓶颈.近年来提出的基于群体感应(quorum sensing,QS)理论的群体猝灭(quorum quenching,QQ)技术是一种新兴且有效的生物膜抑制技术,在膜污染控制领域备受关注.QQ技术可通过干扰细菌的群体感应系统来阻止其所依赖的信号分子的基因表达,从而有效抑制细菌胞外聚合物(EPS)的分泌,并最终减少膜材料表面生物膜的形成.本文首先介绍了QS理论和QQ技术的原理、QS理论在生物膜形成与分解中的作用及实现QQ技术的3种途径;从外加群体猝灭剂(化合物、酶、细菌等)角度,介绍了基于QQ技术的膜污染控制方法;并根据近年来国内外的最新研究进展,归纳总结了QQ膜污染控制中的猝灭剂固定化技术及其在MBR反应器中的应用;最后对QQ膜污染控制技术的未来研究进行了展望.     

膜工艺应用于大豆蛋白废水处理中的膜污染及其对策

随着膜生物反应器技术研究的不断深入,膜污染问题也日益成为人们关心的重点,实际实验过程中形成膜污染的因素很多,其中主要分为：物理因素、化学因素和生物因素。在本次研究过程中,将膜污染现象进行了实际微观观察并进行了理论分析,提出一些减缓膜污染现象产生的措施。而且,针对该实验所采用的聚四氟乙烯微滤膜的清洗,总结出最佳工程控制参数,为实际工程提供了理论和实际依据。     

MBR中膜污染的全过程控制方法

膜生物反应器(MBR)是目前污水处理领域中的一个研究热点，但膜污染导致的运行费用的增加又限制了它的大规模应用。文中在探折膜污染形成途径的基础上，提出一种从膜材料选取到膜组件的安装、混合液特性的改善、操作条件的优化、膜的清洗等环节进行全过程控制的方法，该法可最大限度地减缓膜污染，从而加快MBR在实际工程中的应用。     

PEM燃料电池多孔介质扩散层分形维数的测定

为了研究质子交换膜燃料电池扩散层多孔材料微结构对仿真结果的影响,首先必须找出一种有效的方法来描述其微结构.尝试应用分形理论表征多孔材料的微结构,介绍了曲线和孔隙面积分形维数的定义,并采用盒维法对2个分形维数进行计算.计算结果表明,扩散层试样的曲线分形维数为1.144 7,面积分形维数为1.927 6.     

分形几何在混凝土研究中的应用及其前景

混凝土材料的复杂性及其非线性力学行为越来越受到重视．首先论述了混凝土研究的复杂性和应用分形理论研究混凝土问题的可行性，其次详述利用分形理论研究混凝土问题的方法，最后指出分形理论在混凝土研究中的应用前景．     

膜污染中污泥层阻力模型及影响因素研究

膜污染是影响膜生物反应器大规模化应用的重要因素之一．优化了污泥层阻力的数学模型,并对污泥层阻力的影响因素进行了试验研究,模型确定了污泥浓度和膜面流速是引起污泥层阻力的主要因素．短期试验的结果较好地验证了污泥层阻力的数学模型,存在最佳的膜通量、污泥浓度和膜面流速．     

PAC对IMBR的净水效果和膜污染的影响研究

在运行条件一致的情况下对膜生物反应器和投加粉末活性炭膜生物反应器(PAC-MBR)进行比较研究。并介绍了炭泥比的概念。发现炭泥比对减缓膜污染有重大贡献。试验结果表明,PAC-IMBR具有比普通MBR更为稳定的出水水质,COD、BOD5去除率分别提高了3．1％、2．4％,粒径为40-60目和200-300目的粉末活性炭不利于减缓膜污染,而粒径为80-100目的粉末活性炭则大大降低了膜污染,并且其较佳活性炭炭泥比CSPAC=1／4,更有利于形成生物活性炭,减少料液中的EPS,保持较高的膜通量。     

IMBR处理洗浴污水膜污染影响因素

采用一体化微滤膜生物反应器处理洗浴污水,探索影响膜污染的主要影响因素．研究结果表明．影响膜污染的主要因素是反应器的污泥质量浓度和水力停留时间,其次是水温,在曝气量不影响生物活性的条件下,气水比对膜污染影响较小．提高反应器污泥质量浓度可减缓膜污染．污泥质量浓度低于2g／L时,水力停留时间对膜污染影响较大,延长水力停留时间,膜污染速度减缓;污泥浓度达到405g／L时,水力停留时间对膜污染的影响明显降低,而且,单位水量膜阻力增值基本不变．水温升高,可减缓膜污染速度．     

膜过滤复合过程污染阻力分析及清洗

对生物反应器——膜过滤复合过程处理模拟腈纶废水进行了研究,探索了膜微滤过程中的污染机理。通过对微滤膜处理模拟腈纶废水过程中各部分阻力进行分析,结果表明在较低操作压力条件下,膜的污染主要是浓差极化和滤饼层污染;在较高操作压力条件下,则主要是来自滤饼层污染;来自膜孔阻力和膜自身的阻力较小是膜污染的次要因素。提出了膜清洗的具体方案,用质量分数1%的双氧水溶液清洗30min或0.1mol/L的氢氧化钠溶液清洗60min,均可以使膜通量恢复到较好的水平。     

膜过滤复合过程污染阻力分析及清洗

对生物反应器---膜过滤复合过程处理模拟腈纶废水进行了研究,探索了膜微滤过程中的污染机 理。通过对微滤膜处理模拟腈纶废水过程中各部分阻力进行分析,结果表明在较低操作压力条件下,膜的污染主要 是浓差极化和滤饼层污染;在较高操作压力条件下,则主要是来自滤饼层污染;来自膜孔阻力和膜自身的阻力较小 是膜污染的次要因素。提出了膜清洗的具体方案,用质量分数1%的双氧水溶液清洗30min或0.1mol/L的氢氧化 钠溶液清洗60min,均可以使膜通量恢复到较好的水平。     

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.     

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。     

Fouling Characteristics and Prevention Techniques for Membrane Bioreactor

Membrane fouling is the main problem of membrane bioreactors (MBR), which seriously influences its wastewater treatment effect and running. The characteristics of microbiology and hydrodynamics concerning membrane fouling were investigated and the measure was put forward for optimum operation of MBR. The measure is that 1) the parameters of activated sludge concentration (X) and membrane flux should be lower than the critical values of X and membrane flux respectively, and 2) the activated sludge should be discharged periodically. The experimental results show that the combination backwashing of gas and permeated effluent is better than single gas backwashing or single permeated effluent backwashing. This technique can remove the cake layer deposited on the membrane surface, decrease the membrane fouling, and recover the membrane flux effectively. So it is effective for prevention of membrane fouling.     

应用前表面三维荧光表征有机膜污染物质的方法

一直以来膜污染都是膜过滤技术中亟待解决的问题,新型的膜污染表征定量技术的开发有助于对膜污染过程的深入了解,并为膜污染控制提供参考.本研究开发了采用前表面荧光法对有机膜污染物质进行直接测量的表征方法.以牛血清蛋白(BSA)为标准污染物进行聚偏二氟乙烯膜(PVDF)的超滤实验,结合使用平行因子分析法,对超滤过程中膜表面累积的污染物进行定量,并评估其准确性.实验证实前表面三维荧光法能够准确地定量黏附在膜表面的BSA污染物,表征结果表明,在膜污染初期BSA的黏附相对较慢,随着过滤进行,膜表面形成滤饼层,黏附作用逐渐加快,造成膜阻力的增大也越来越快.用前表面三维荧光法定量有机膜污染物质,操作简便且准确直观,有望为膜污染的深入研究及膜污染的在线检测提供技术支撑.     

絮凝时间对混凝-超滤工艺的膜污染特性影响

为了考察混凝条件对混凝-超滤工艺中有机物去除效果和膜污染的影响,采用静态超滤试验装置对引黄水库水进行了试验研究。研究了絮凝时间对有机物去除效果、絮体特性和超滤膜过滤特性的影响,分析了膜污染的影响因素。试验结果表明：溶解性有机污染物质( DOC、UV254)的去除作用主要发生在快速混合和凝聚过程,后续的絮凝反应过程对溶解性有机污染物质的去除效果没有影响。絮凝反应时间对絮体特性和膜污染特性的影响显著,过短或过长的絮凝时间均会产生不利影响,絮凝时间10 min时絮凝指数处于最佳范围,絮体二维分形维数最小,膜比通量最大,膜总阻力最小,滤饼层阻力最小,膜孔阻力趋于稳定。混凝剂投加量为20 mg/L、絮凝10 min时,絮体特性和超滤膜过滤性能均达到最佳。欠投药和过投药都会对混凝效果、絮体特性和膜阻力特性产生显著影响。     

炭载体MBR处理低碳、氮比生活污水效能研究

为使膜生物反应器工艺在取得高质量出水的同时能更有效地延缓膜污染,从而延长膜的工作周期和使用寿命,向生物反应器中一次性投加了1500 mg/L的粉末活性炭(PAC),同时该膜生物反应器采用恒温(30℃)、恒定膜通量(7 L/(m~2·h))和间歇抽吸(开10min,停3min)的方式连续运行120 d．结果表明,PAC的加入使活性污泥中的一部分微生物以PAC作为载体形成生物膜,从而在膜生物反应器中形成了以生物膜和活性污泥2种形式构成的新的生态系统,大大提高了膜生物反应器的污水处理效果．由于PAC的加入,改善了膜表面滤饼层的水力特性,从而减小了膜过滤阻力,有效延缓了膜污染．     

Characteristics of Membrane Fouling in an Anaerobic-（Anoxic/Oxic）^n-MBR Process

The characteristics of membrane fouling and cleaning, in a hybrid MBR process, was investigated. Under the condition of sub-critical flux operation, a characteristic three-stage trans-membrane pressure （TMP） profile is observed as time passes. The initially extended period of slow pressure rise, followed by a somewhat faster rise, is then sup- planted by a sudden transition to rapid pressure rise. Membrane cleaning experiments and SEM examination make it apparent that the rapid TMP rise is mainly caused by the accumulation of a surface cake layer, which is a reversible fouling that can be removed by tap water washing. Fouling caused by a gel layer, which is an irreversible fouling, can be removed efficiently by chemical cleaning. NaC10 can oxidize the gel layer, which is formed mainly of macromo-lecular organic substances. The HC1 can remove inorganic particles formed by Ca^2＋, Mg^2＋ ions etc. The sequence of chemicals used in membrane cleaning has an influence on the cleaning result. The effect of the NaC1O＋HC1 cleaning procedure is superior to that of the HCI＋NaC1O one. Particle size distribution measurements （PSD） reveal that fine particles are inclined to deposit or attach on the membrane surface, or in the membrane pores, and caused rapid fouling.