混凝-超滤短流程工艺处理北方水库原水简

采用混凝-超滤膜短流程工艺对大伙房水库原水进行处理,考察其除污染性能和膜污染情况,并对该短流程工艺参数进行优化。结果表明,当利用超滤膜直接过滤原水时,膜污染较重,并且对污染物质的去除率较低;而采用混凝-超滤短流程工艺时,膜污染得到一定程度上的缓解;当絮凝剂投加量为7 mg/L、膜清洗周期为30 min时,对浊度、COD_Mn和UV₂₅₄的去除率分别为95.61%、40.42%和37.12%,出水水质能够满足生活饮用水卫生标准。     

混凝剂品种对混凝-超滤联合工艺膜污染的影响

本实验以工业化学合成聚合硫酸铁混凝剂和自制生物聚合硫酸铁为例,考察了铁系混凝剂品种对地表水浊度、TOC和UV254的去除效果,混凝剂品种对混凝-超滤联合工艺处理地表水过程中超滤膜污染的影响。混凝实验结果表明,在10 mg/L(以Fe3+计)最佳投加量下,两类混凝剂对浊度、TOC和UV254的去除率基本相同。超滤膜污染实验结果表明,生物聚合铁预处理水样通量衰减速度略大于化学聚合铁预处理水样;膜污染阻力分析结果显示,随着循环次数的增加,工业化学合成聚合铁预处理水样造成的不可逆污染阻力逐渐增加,而生物聚合铁预处理水样造成的不可逆污染阻力却略有下降;膜污染机理分析表明,2组过滤过程的膜污染类型基本相似,由最初的膜孔堵塞过渡到最终的滤饼层污染。SEM分析表明,生物聚合铁预处理水样的膜污染较为严重。     

在线混凝-超滤中膜污染与絮体水动力学的关系

为了解在线混凝-超滤过程中膜污染与组件内部絮体水动力学的关系,采用一种粒子成像测速技术PIV,在线监测混凝-超滤过程中絮体在组件内的流动状况及流体力学特性,并采用SEM对污染后的膜进行了分析表征。结果表明,在0.05 MPa下,随运行时间延长,出现了膜通量衰减现象。同时,膜表面絮体的水动力学性质发生较大的变化,PIV实验发现沿中空纤维膜轴向,上部絮体水动力现象变化较大,中部次之,下部变化最小,对应的SEM照片可以看出膜污染在轴向分布不均,上部污染最重,中部次之,下部最小。     

3种工艺处理南方某水库水的超滤膜污染

采用3种不同工艺处理南方某水库水,研究了各工艺中超滤单元运行情况和膜污染原因。对于水库原水直接超滤的工艺A,跨膜压差随运行时间的延长持续增长;对于投加混凝剂后的絮凝出水和沉淀出水再进行超滤的工艺B和工艺C,跨膜压差随运行时间的延长增长不显著。对比3种工艺进水/出水基本水质,浊度与无机金属类物质不是导致膜污染的主要因素。三维荧光光谱分析发现水库原水与絮凝和沉淀出水相比,有较高浓度的富里酸和腐殖酸类有机物。ATR-FTIR分析表明含C-OH基团的腐殖酸类有机物会在直接过滤水库原水的超滤膜表面累积,是造成超滤膜不可逆污染的主要物质。对于该水库原水,投加混凝剂后不经沉淀的短流程工艺可有效减缓上述有机物造成的膜污染,具有一定的可行性。     

混凝-膜组合工艺处理水产养殖废水

采用混凝-膜过滤组合工艺处理鳗鲡养殖废水,实验研究了混凝对废水的处理效果,确定了最佳的混凝剂和助凝剂,并对水体进行2种膜工艺的处理。结果表明,聚合氯化铝铁(PAFC)是处理鳗鲡养殖废水的理想混凝剂,最佳用量为30 mg/L;加入助凝剂壳聚糖,能有效提高混凝剂污染物去除效果,助凝剂最佳用量为0.3 mg/L,pH值约为6.0;膜分离可以进一步提高处理效果。在系统进水化学需氧量质量浓度为6.82~7.65 mg/L,氨氮质量浓度为0.78~0.92 mg/L,亚硝酸盐氮质量浓度为0.35~0.39 mg/L,硝酸盐氮质量浓度为2.49~3.07 mg/L,活性磷酸盐质量浓度为0.74~0.89 mg/L,水温为20~28℃时,混凝-膜过滤组合方法对养殖废水中5项指标的去除率分别为:75.6%、61.2%、82.9%、37.5%和59.1%。但总体而言,混凝-膜组合工艺在水产养殖废水应用中处理效果明显,具有可行性和实用性。     

不同氨氮浓度对混凝-超滤组合工艺水质处理效果及膜通量的影响

我国地表水源污染物中氨氮是普遍存在的,且难以处理,实验选择混凝-超滤组合工艺,腐殖酸为NOM的代表物,通过考察污染物中氨氮不同含量水平的变化,考察氨氮含量对出水水质、通量下降和污染类型这3个方面的影响。结果表明,在给定实验条件下,氨氮含量由0.1 mg/L增大至0.5 mg/L时,加快了污染物在膜表面的沉积,最终导致出水有机物含量降低。PVDF和PVC膜的TOC去除率分别提高17.31%和23.21%,UV254去除率分别提高2.78%和11.72%,膜组件通量分别下降了3.51%和10.17%。考察膜污染类型,发现氨氮促进了标准孔堵塞和滤饼层形成,同时削弱完全孔堵塞和中间孔堵塞。     

强化混凝-平板折转错流超滤工艺处理脱墨废水

采用强化混凝-平板折转错流膜分离技术对脱墨废水的二级生化出水进行了深度处理中试研究,从运行方式、超滤膜种类、清洗方式、长期运行稳定性等方面评估了工艺适用性。结果表明,间歇运行方式可有效降低滤饼层阻力(R_c)和浓差极化阻力(R_g),缓解膜污染,提高水通量和出水水质。亲水性强、截留分子质量(30 kDa)较大的聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜可以延缓膜污染,提高产水率和出水水质;比截留分子质量(8 kDa)较小的PES膜更适宜脱墨废水二级生化出水的处理。正反同步冲洗可有效清洗膜表面及膜孔内部,显著降低滤饼层阻力(R_c)、孔堵阻力(R_f)、浓差极化阻力(R_g),且可避免反冲洗损伤膜表面功能层。在跨膜压差为0.025 MPa、聚合氯化铝投加量为2 g·L⁻¹条件下,采用停歇2 min、运行8 min操作方式,PVDF超滤膜可在膜通量为80 L·(m²·h)⁻¹以上连续运行50 h,COD、浊度、色度的平均去除率分别可达79.1%、99.9%和99.4%,满足我国《工业用水水质标准》(GB/T 19923-2005)中循环冷却水系统补水要求,且清洗后水通量可恢复95%以上,表明该技术具有深度处理脱墨废水的应用潜力。     

短流程膜工艺中紫外预处理对膜生物污染的影响

近年来,以超滤膜为核心的短流程工艺因其占地面积小、净水效率高备受关注,但随之而来的生物污染问题是阻碍长期运行的瓶颈。基于此,考察了紫外预处理作用下,短流程工艺长期运行条件下的膜污染行为。结果表明,一定程度的紫外预处理(180 μW·cm-2)能有效减缓短流程膜工艺的生物污染问题。运行60 d后,膜池中微生物的死亡/存活比率由39.90%/60.10%升高至66.40%/33.60%,滤饼层中胞外聚合物浓度为未经紫外预处理时的76.50%。此时,紫外预处理的跨膜压差上升至34.40 kPa,而未经紫外预处理的跨膜压差高达41.50 kPa。然而,紫外预处理由于灭菌范围广和不可持续性,导致膜表面滤饼层中的微生物群落结构和丰度几乎无变化。同时,紫外预处理对出水水质几乎无影响。     

混凝-超滤工艺处理饮用水厂滤池反冲洗水和排泥水的效能

为探究饮用水厂滤池反冲洗水和排泥水的直接回用和处理后回用对水厂的影响及两类水处理过程中的差异,采用了污染负荷计算、实验室混凝小试和现场混凝-超滤中试装置对两类生产废水分别进行了研究。溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)、氨氮 (NH₄⁺-N)、Al³⁺和全氟类化合物(perfluorinated compounds,PFASs)的污染负荷计算结果表明生产废水直接回用会为水厂带来一定的额外负荷,其中排泥水和反冲洗水分别对PFASs和Al³⁺负荷贡献较大;通过对小试中浊度,UV₂₅₄以及5种荧光组分去除效果的对比,反冲洗水的混凝效果稍好于排泥水,同时10 mg·L⁻¹的聚合氯化铝为最佳混凝剂方案;在中试过程中,两类水中的浊度、有机物、Al³⁺和PFASs均可被有效去除,出水差异较小,但反冲洗水中的亲水性和小分子有机物使得其去除效果低于排泥水。总体来说,经过处理之后,两类生产废水均可回用,回用可有效减少废水排放量,提高水厂水资源利用率。     

电絮凝-超滤除氟工艺参数优化研究

电絮凝-超滤(electrocoagulation-ultrafiltration,EC-UF)工艺在饮用水除氟方面具有良好的应用前景。研究了EC-UF除氟效果和膜污染过程,考察了电流密度、水力停留时间、初始pH、初始氟浓度对除氟效果和膜污染的影响。结果表明,在连续流下EC-UF工艺除氟效果良好,在电流密度30 A/m2、水力停留时间20 min、初始pH在6.0~7.0的最佳工艺条件下,氟的去除率达到80%以上。膜污染主要是由电解过程产生的铝絮凝剂与氟离子形成的颗粒物质导致。上述结果为EC-UF除氟工艺改进提供了参考和依据。     

某自来水厂超滤膜污染物成分及化学清洗效果案例分析

以江苏某自来水厂混凝-超滤工艺中PVC中空纤维超滤膜为对象,采用2种化学清洗剂HCl溶液、NaOH溶液对污染膜进行了化学清洗,分析洗脱液成分以确定膜污染的构成,并考察不同清洗剂在实际工程中的应用效果。通过ICP-OES、EEM、TOC分析仪对污染膜洗脱液进行了成分分析,同时采用SEM和ATR-FTIR对清洗前后的膜表面形貌及表面官能团进行表征。结果表明,膜污染物不仅包含蛋白类、多糖类和腐殖酸的有机污染物,还包含以Ca、Mg、Si、Fe元素为主的无机污染物。NaOH溶液除了能够洗脱更多的有机物,还可以有效地去除硅。而HCl溶液则对大分子有机物、疏水性有机物以及Ca、Mg、Fe有较好的清洗效果。HCl溶液的pH越低,或者NaOH溶液的pH越高,清洗效果越好。在工程实际清洗过程中,采用先酸后碱的组合方式,能够获得较高的膜通量。     

pH对混凝超滤组合工艺性能的影响

在聚合氯化铝(PACl)投加量为4 mg/L条件下,通过调节原水的初始pH值,考察pH条件对混凝超滤组合工艺的净水性能及膜污染的影响。结果表明:当pH为7.5时,组合工艺对CODMn、UV254、DOC的去除率分别为40.2%、35.4%和36.1%;当pH降至4.5时,对应的去除率分别增加至52.9%、52.1%和42.0%。酸性条件下,膜池内絮体的分形维数大,絮体结构密实,膜污染速率较快;当pH等于4.5时,絮体分形维数为1.75±0.15,尺寸大于500 μm的絮体数占总絮体数的9%。中性及偏碱性条件下,絮体分形维数小,絮体结构松散多枝,膜污染速率缓慢;当pH等于7.5时,絮体分形维数为1.37±0.05,尺寸大于500 μm的絮体占65%。针对该水库的水质状况,控制原水pH为7.5有利于混凝超滤膜组合装置的运行。     

电絮凝耦合陶瓷膜滤处理屋面雨水回用于养殖用水

为了应对水产品养殖业迅速发展对水资源需求的危机,开发了电絮凝耦合陶瓷膜滤的短流程工艺处理屋面雨水,旨在回用于养殖用水.首先以模拟雨水作为处理对象优化耦合工艺的运行条件,再基于优化的工艺条件,以实际雨水为处理对象进行净水效能和膜污染特性的考察.结果表明:耦合工艺对于屋面雨水的颗粒物、溶解性有机物(DOM)、总磷、重金属和...     

基于絮体吸附的一体式超滤工艺中试运行效果

基于吸附的一体式超滤工艺因其占地面积小等优势逐渐受到关注。然而,已有研究多采用粉末活性炭、纳米铁、甚至砂砾石等颗粒型吸附剂,不仅运行过程中存在刮伤膜表面的风险,且缺乏实际运行参数。混凝剂水解絮体松散且吸附效能强,为此,以江苏常州某河流水样为原水,考察了基于絮体吸附的一体式超滤工艺中试运行效能。结果表明,运行过程中滤饼层是引起超滤膜污染的主要原因;相比粉末活性炭(powdered activated carbon, PAC)和铁盐絮体,一体式铝盐絮体-超滤工艺运行效果较差;与PAC相比,松散的絮体使得一体式铁盐-超滤工艺膜表面滤饼层较薄,膜污染负荷较低,缓解膜污染的效果更优;与单独超滤膜处理相比,投加最优剂量的粉末活性炭和铁盐后分别将运行时间延长71.4%和100%;加氯预处理能灭活膜池内微生物,但仅在一定程度上减缓了膜污染。对于出水水质,一体式铁盐絮体-超滤工艺平均出水浊度低于0.1 NTU,出水铁的质量浓度低于国家饮用水水质标准(GB 5749-2006),同时对总有机碳、总磷、氨氮等指标的去除率均有一定程度的提高。     

亲疏水性溶解性有机物对聚偏氟乙烯超滤膜污染行为

选用模拟亲疏水性有机物及实际二级处理水中的亲疏水性有机物,分别进行了聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜污染实验.并测定了不同污染物与膜及污染物间的作用力,分析亲/疏水性有机物对PVDF超滤膜的污染行为.结果表明,膜-污染物及污染物间相互作用力是控制膜污染行为的主导因素.亲水性有机物与PVDF超滤膜之间的相互亲和力较强,致使运行初期膜通量的大幅度下降,是PVDF膜的优势污染物.但是,针对实际污染物,运行后期,疏水性有机物之间较强的相互作用力使得其取代了亲水性有机物,成为膜的优势污染物.此外,模拟亲疏水性有机物的膜污染变化规律与实际亲疏水性有机物相似,表明使用模拟污染物可一定程度上预测实际废水中相应性能污染物的膜污染行为.     

助凝剂投加量及pH对BF-UF工艺膜污染的影响

以聚丙烯酰胺(PAM)为助凝剂,在加载絮凝(BF)与超滤(UF)组合工艺净水过程中,系统考察了PAM投加量和原水pH对膜通量衰减及污染可逆性等的影响,并结合加载絮体形态特征与膜污染的相关性,进一步探究了膜污染的生成机理。结果表明,PAM投加量对加载絮体形态、膜滤效能和膜污染的影响显著,且PAM投加量在不足或较大的情况下均会产生不利影响,应以0.3 mg·L⁻¹为宜;在中性条件下的膜污染程度低于偏碱性条件下,而酸性条件下的膜污染程度最为严重,此时膜表面累积形成滤饼层与膜本身之间的静电作用主导膜污染;对于平均粒径大于0.75 mm、分形维数小于1.35的加载絮体,其粒径较大、结构较为松散时形成的滤饼层并不能有效缓解膜污染。从优化运行的角度来看,减少加载絮凝水样中溶解态污染物和未被捕获微砂颗粒的含量以及不含微砂的凝聚体的占比,成为延缓膜污染和稳定出水水质的关键。