光催化协同TiO2动态膜去除水中腐植酸及膜污染特性

针对物理扰动模式控制动态膜污染使涂膜层脱落方面的局限性,提出光催化氧化技术协同动态膜降低膜污染,对比了陶瓷微滤膜、动态膜、光催化协同动态膜处理含腐植酸废水及含腐植酸/TiO₂混合废水过程中的膜通量、污染物去除率及膜污染阻力分布的变化趋势。结果表明:光催化协同作用可有效提高动态膜过滤腐植酸溶液过程中的膜通量、总有机碳(TOC)及UV₂₅₄的去除率,并同时降低可逆污染阻力及不可逆污染阻力,其中可逆污染阻力明显大于其他部分阻力,可逆污染是造成膜通量衰减的主要原因。光催化预处理时间越长,稳态膜通量、TOC及UV₂₅₄去除率增幅越显著,控制膜污染越有效。光催化预处理2h和8h再动态膜过滤时TOC去除率分别可达到80%和90%以上,UV₂₅₄去除率都可达95%以上。     

一种基于膜污染指数的超滤膜污染评价方法

利用浸没式中空纤维膜小试系统,基于膜污染指数（FI）建立超滤膜污染的评价和试验方法。通过试验考察超滤膜污染变化规律,以及运行周期对膜污染指数计算的影响,并确定计算膜污染指数的运行周期;并对膜污染指数评价方法的可重复性进行检验：对化学清洗前后膜污染指数进行比较。试验表明,在过滤初期,滤饼污染和吸附污染并存,所以初期水力不可逆膜污染指数（HIFI）增长较快;中期超滤膜的吸附能力不断减弱,膜污染主要是滤饼污染,所以膜污染较为稳定：后期跨膜压力过大,压缩滤饼层,减小滤饼孔隙率,增加滤饼阻力,所以HIFI有所增加。同时短期的膜污染试验可以用来反映长期的膜污染情况,该超滤膜污染的评价方法重复性好,污染后的超滤膜经过化学清洗后。可以重复利用。     

PAC-UF处理含蛋白质类溶液过程中的膜污染研究

使用粉末活性炭(PAC)-超滤(UF)组合工艺处理牛血清白蛋白(BSA)溶液,研究了不同PAC投量下组合工艺的膜污染情况。结果表明,PAC本身对膜污染无明显贡献,PAC吸附BSA后使得膜通量急剧下降;PAC对改善BSA溶液通过超滤的膜通量和膜污染阻力均有一个最佳投加值;PAC在膜表面形成的滤饼层对膜通量改善作用明显;PAC滤饼层主要形成可逆污染,而水中BSA则是不可逆膜污染。     

蛋白质聚集体对膜污染过程的影响

BSA在溶液中存在少量二聚体,这对BSA的吸附和膜污染过程有很大影响.实验结果显示,BSA可以通过分子间二硫键在膜表面形成聚集体.通过加入还原性试剂DTT（二硫苏糖醇）可减少二聚体的形成,从而达到降低膜污染的目的.通过丙烯酸改性膜分离过程,说明静电作用也是BSA污染过程中的重要因素.这些结果有助于阐明蛋白质对膜的污染机理,为解决膜污染问题提供新的思路.     

膜生物反应器中膜污染机理的研究

在采用膜生物反应器（MBR）处理染料废水的过程中,通过对活性污泥进行终端过滤来反映膜污染机理,着重考察了膜过滤的形式、膜通量变化和膜污染的形成。污泥的终端过滤过程严格符合沉积过滤定律;膜通量随过滤时间呈指数衰减趋势,并在几分钟内就达到相对稳定值;扫描电镜照片也证实了膜污染主要是膜面沉积层引起的。     

膜生物反应器处理生活污水中膜污染的研究

研究了一体式膜生物反应器膜污染的分类与阻力分布及膜污染的形成与控制。在操作压力0．020MPa，曝气量0．5m^3/h，MLSS稳定在6000mg／L左右的条件下，根据达西方程得出膜阻力分布：膜总阻力11．63×10^8m^-1、膜固有阻力1．69×10^8m^-1、污泥沉积层阻力6．35×10^8m^-1、浓差极化阻力1．8×10m^-1：采用临界压力0．020MPa恒压操作方式，低压恒流可以减缓膜污染的形成，但膜通量比较低，采用次临界恒通量12L／m^2·h的操作方法，可较为有效地控制膜污染的增长；通过对抽、停间歇操作对可逆污染的控制的研究确定了较理想操作方法，即抽吸时间13min和停抽时间2min；针对不可逆污染，探索了在线药洗的去除效果，用1％的NaClO浸泡2h，通量恢复效果较好。     

改性PVDF膜在MBR中膜污染的研究

将聚偏氟乙烯膜磺化6 h,在TiO2胶体溶液中浸泡20 min,制得的TiO2改性膜纯水通量约为1 800L/m2·h,高出未改性膜250L/m2·h.通过膜生物反应器中膜阻力的测定,分析膜污染形成的原因,表明膜污染主要是浓差极化层及凝胶层引起的;通过活性污泥对膜污染机理的研究,判断出污泥的过滤过程严格符合沉积过滤定律.在膜生物反应器(MBR)中运行时,TiO2改性膜稳定通量高于未改性膜,总阻力低于未改性膜;通过扫描电镜分析,TiO2改性膜沉积层的厚度比未改性膜薄,表明TiO2改性膜的抗污染性能优于未改性膜.     

膜污染机理与化学清洗方式研究

膜污染是膜技术应用中面临的关键问题,其影响膜运行的稳定性,决定膜清洗周期以及膜的更换频率。因此,要使膜获得长期稳定的运行效果,必须研究其膜污染的机理与清洗方法。确定了膜污染机理,对于了解膜通量下降原因、预测膜通量、控制和消除膜污染具有指导意义。膜面形成污染层,会影响通量以及脱盐率,因此需定期进行膜清洗以恢复性能,但也有不可恢复的损失,造成运行成本提高。故文中总结了膜清洗的方式与污染机理以望对膜行业的发展有所促进作用。     

阴离子交换膜改性及抗污染性能研究进展

电渗析技术应用于工业废水脱盐时,废水中有机物及其它杂质组分等会造成膜污染,进而影响脱盐性能。电渗析膜污染防治对促进电渗析在工业废水处理中的应用有重要意义。相比于阳离子交换膜,阴离子交换膜更易形成有机污染,且更严重。阴离子交换膜污染主要由腐殖酸、牛血清蛋白、阴离子表面活性剂等有机物造成,污染过程主要受静电作用、亲和作用和几何因素的影响。膜改性提高阴离子交换膜的抗污染性能是电渗析膜污染防治的有效方法,目前已有许多有关膜改性提高阴离子交换膜抗污染性能的报道。膜改性方法主要有化学改性法、等离子体改性法、表面涂覆改性法、电沉积改性法、自聚合改性法及改进基膜结构法等。本工作对阴离子交换膜改性及抗污染性能的研究进展进行了综述,对不同改性方法的优缺点进行了分析和评价。这些改性方法能提高阴膜表面的负电荷密度和亲水性、降低膜表面粗糙度和基膜含水率等,因此可以改善阴离子交换膜的抗污染性能。然而,目前研究获得的改性阴离子交换膜仍存在修饰层不稳定、抗污染性能不理想和性能测试不系统等缺点,需进一步优化改性方法、改性工艺、组分修饰及性能测试等,以获得抗污染性能稳定且效果良好的改性阴离子交换膜。     

生物载体缓解管式膜MBR工艺中的膜污染

膜污染一直是影响膜生物反应器(MBR)工艺稳定运行的难题。试验研究了浮球填料的加入对好氧管式膜MBR工艺中膜污染的影响规律及机理。结果表明，生物载体的加入能够显著减缓膜污染。与没有生物载体的MBR相比，载体填充率达到40%时可使滤饼层阻力下降约60.7%,孔堵阻力下降约90.6%,单周期运行时间延长约83.3%。机理分析表明，载体型MBR中悬浮污泥粒度明显增大，不可逆膜污染主要组分溶解性胞外聚合物(EPS)含量显著减少，而且EPS中蛋白质相对比例增加，滤饼层与膜面间的结合程度减弱，可改善低压冲洗和化学清洗效果。     

絮凝-超滤耦合技术在生活污水处理中的应用研究

采用絮凝与超滤耦合技术处理生活污水，考察了压差、膜面流速和温度对不同体系稳定通量的影响;并在此基础上，探讨耦合条件对COD的去除效果，分析膜的污染机理，提出有效的膜清洗方法.研究表明：在膜分离过程中引入絮凝处理，能显著提高处理效果;不可逆污染阻力Rf在总阻力中占主要地位;FeCl3＋壳聚糖＋超滤这一耦合工艺在3m/s流速和0.2MPa下操作可得到较好的稳定通量和COD去除率.     

Filtering surface water with a polyurethane-based hollow fiber membrane: effects of operating pressure on membrane fouling

Membrane fouling seriously restricts applications of membrane technology. A novel strategy was ap-plied in this study to retard membrane fouling by changing operating pressure with the pressure responsibility membrane. A polyurethane-based hollow fiber membrane was used to treat surface water for evaluating the effect of operating pressure on membrane fouling. Some bench-scale tests in dead-end mode were carried out. In the experi-ments without backwashing, as operating pressure increased, severe membrane fouling occurred on membrane sur-face, while the permeate quality was improved obviously, which is considered to be due to shrinkage deformation. The total resistance, irreversible resistance and reversible resistance under different backwash pressures were de-termined in filtration/backwashing test. With the increase of backwash pressure, the total resistance decreased, and more importantly, the irreversible resistance also decreased, which implies that small particles deposited inside membrane pores and cake layers on membrane surface are effectively removed. Similar results could be obtained in mass balance tests. The results of the present study indicate that the application of pressure responsibility membrane in surface water treatment may be an effective strategy for reducing membrane fouling.     

Performance of Membrane Bio-Reactor Equipped with Air-Sparged Side-Stream Tubular Membrane: Treatment Efficiency and Membrane Fouling

We conducted a high-load operation of a baffled bio-reactor equipped with air-sparged side-stream tubular membrane modules for treating actual municipal wastewater at two different periods (high- and low-temperature). Although nitrogen removal efficiency slightly decreased at the low-temperature period, this baffled bio-reactor showed excellent nitrogen and phosphorus removal efficiencies. We also investigated the developments of both physically reversible and irreversible fouling during operation with two-phase flow (mixed-liquor and gas) at various gas velocities and the mixed-liquor velocity was fixed at 0.50 m/s. The membrane flux was fixed at 80 L/m²/hour throughout the experiments. Regardless of the difference in temperature, the trends in the development of these two types of membrane fouling caused by the difference in gas velocity were similar. For physically reversible fouling, an optimum gas velocity, in which the development of this type of fouling was minimized, was found to be around 0.42 m/s (corresponding void fraction was 0.45). A further increase in gas velocity resulted in more reversible fouling. On the other hand, the degree of physically irreversible fouling decreased as gas velocity increased. The results obtained in this study indicated the effect of gas velocity on fouling control differs depending on the type of membrane fouling.     

错流速度对外置式MBR处理生活污水的影响

采用外置式管式膜生物反应器处理模拟生活污水,研究了系统对COD、NH4^+-N和浊度去除状况,考察了错流速度对污染物去除效果及膜污染影响。结果表明,COD和NH4^+-N去除率均达93%以上,且错流速度对系统出水水质影响较小,但较高的错流速度容易使出水浊度增加。错流速度由0.56 m/s增至2.20 m/s,膜污染周期由10 d增至20 d,化学清洗频次减少,膜临界通量由30~40 L/(m^2·h)增至70~80 L/(m^2·h)。错流速度会改变膜表面污染阻力构成,而较高的错流速度容易使膜表面发生不可逆污染,不利于膜长周期操作运行。     

膜蒸馏脱盐中膜污染与膜润湿的研究进展

膜蒸馏作为一种脱盐的新兴技术受到广泛关注。然而,因为实际水质组分复杂,可能含有如表面活性剂、油类物质、易结垢盐和有机溶剂等污染物,导致一般疏水膜在长时间运行情况下极易发生膜污染或者膜润湿,最终造成膜通量或截留性能降低。本文首先简述了不同种类的膜污染和膜润湿的特点及形成原因,并分析了膜污染和膜润湿之间的区别和联系。对膜蒸馏过程中膜污染和膜润湿的监测和预测手段进行了简要介绍,最后针对膜蒸馏脱盐过程,重点介绍了近几年国内外预防膜污染和膜润湿的研究进展。研究者一般从污染物与疏水膜的相互作用力着手对疏水膜进行表面改性制备全疏膜和Janus复合膜,避免污染物在膜面的吸附以及抑制表面或孔道润湿。越来越多的研究人员采用致密亲水膜的渗透汽化脱盐来从根本上避免疏水膜带来的润湿。除此之外,对进料液进行预处理也能显著延迟膜的污染和润湿,如混凝/沉淀、膜过滤、煮沸、pH调控等,还可通过改变进料方式、辅助外加磁场等措施控制膜表面局部区域的流体力学状态,减少污染物的附着。适当的膜后处理措施也能恢复膜性能。最后,文章指出了解决膜蒸馏中膜污染和膜润湿的研究方向。     

Flux Characteristics of Oil Separation from O/W Emulsions using Highly Hydrophilic UF Membrane in Narrow Channel

Flux characteristics of oil separation from O/W emulsions using highly hydrophilic polymeric UF membrane has been investigated. The effect of using sub-millimeter filtration channel on both unsteady and steady state permeate flux is evaluated. The time-dependent flux characteristics indicated that membrane fouling has proceeded mainly according to the intermediate pore blocking mechanism modified for crossflow filtration. The steady state flux increased initially with the transmembrane pressure (TMP), then reached a plateau at a relatively low TMP of ～15 kPa, beyond which a steady operation was achieved, and there were practically no advantages of increasing the TMP. The pressure independent limiting flux increased with increasing the crossflow velocity and was found to scale with the membrane surface shear rate to the power of 0.35. The data were modeled satisfactorily using a dimensionally consistent semi-empirical model with R² value of 0.96.     

几种不同基材动态膜生物反应器污泥层性质分析

在动态膜生物反应器（DMBR）中,膜污染的有效控制至关重要。选用4种膜基材料：聚酯无纺布、聚丙烯无纺布、聚酯筛网、聚酰胺筛网,考察膜基材料受污染程度,分析膜面污染物成分。结果表明：应用DMBR处理模拟生活污水,4种材料易受污染的程度依次为聚酰胺筛网、聚酯筛网、聚丙烯无纺布、聚酯无纺布,筛网比无纺布更易发生不可逆污染。膜面物质不可逆污染层中的胞外聚合物含量对膜污染有重要作用,其中蛋白质、多糖均与膜污染相关,蛋白质较多糖与膜污染具有更密切关系。