超、微滤过程中临界通量的研究进展

介绍了超滤、微滤膜过滤过程中临界通量的定义及其形成机理;总结了对临界通量的测定方法;分析了影响临界通量的因素;对临界通量的前景进行了展望.

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。

膜生物反应器中临界通量理论的研究

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,而膜生物反应器在低于临界通量运行时能有效减缓膜污染.介绍了临界通量理论的概念、测定方法、产生机理和影响因素,并对各影响因素间的相互关系做了探讨.其中临界通量概念有强弱两种形式,膜生物反应器工艺应用的主要为弱形式的临界通量;临界通量的测定方法主要包括流量阶梯法、压力阶梯法和滞后效应法等;临界通量存在的机理可归结于活性污泥粒子所受的趋向于膜表面的拖曳力与粒子的返混作用达到了平衡,而拖曳力与返混力的大小主要与膜与膜组件特性、混合液性质及操作条件有关,且各个因素间相互影响.

超滤膜在饮用水处理中临界通量的影响因素研究

超滤膜在临界通量以下过滤可不产生膜污染或产生极轻的膜污染,针对超滤膜在饮用水处理中的临界通量的影响因素,系统考察曝气、过滤方式和混凝沉淀预处理等对浸没式超滤膜处理松花江水临界通量的影响。结果表明,曝气强度达到10 m3/(m2.h),连续曝气可将超滤膜的临界通量提高5 L/(m2.h),曝气强度达到40 m3/(m2.h),间歇曝气可将超滤膜的临界通量提高5 L/(m2.h),但曝气强度再增大不会继续提高临界通量;间歇过滤不能提高超滤膜的临界通量,曝气强度为40 m3/(m2.h)时,间歇过滤间歇曝气可将其临界通量提高5 L/(m2.h);混凝沉淀预处理可将超滤膜的临界通量提高10 L/(m2.h)、混凝-连续曝气和混凝-间歇过滤间歇曝气可将临界通量提高15 L/(m2.h)。

陶瓷平板膜在饮用水处理中临界通量的影响因素研究

针对超滤膜在饮用水处理中临界通量的影响因素,本文采用阶梯通量递增法系统考察曝气强度、曝气方式、混凝和氧化预处理等对陶瓷平板膜过滤原水临界通量的影响。结果表明,混凝预处理能明显提高陶瓷平板膜过滤原水的临界通量,混凝剂投加量越大,临界通量值越大。混凝剂投加量为15 mg/L时,临界通量可提高至陶瓷平板膜直接过滤原水时的1.5倍。相同曝气强度下,连续曝气比间歇曝气对临界通量的提高效果好。连续曝气与混凝相结合能达到更高的临界通量值。比较2种氧化剂对临界通量的提高效果发现,臭氧的效果较好。当臭氧投加量为3 mg/L时,临界通量值是直接过滤原水时临界通量值的2.6倍,而投加臭氧与混凝相结合时,可将临界通量提高至2.8倍。此外,考察了膜工艺在不同工况的次临界通量条件下运行时膜比通量的衰减情况。

基于BP神经网络的纤维性根茎药材酶解提取-超滤纯化的临界通量与压力预测

为了有效解决纤维性根茎药材在采用酶解提取-超滤纯化集成技术过程中的膜污染问题,保证该集成技术的顺畅使用,以红芪酶解液的超滤数据为基础,采用BP神经网络构建了临界通量和临界压力预测模型,对模型的模拟能力和对黄芪的适用性进行了检验,并对利用连接权法计算得到的输入变量的相对贡献进行了敏感性分析。结果表明,所建模型具有很好的模拟能力和适用性,模拟的临界通量和临界压力的绝对误差和误差率的平均值分别为1.5228 L/(m^2·h)、0.0032 MPa和3.46%、2.50%,R^2分别为0.96和0.95;对黄芪模拟的绝对误差和误差率的平均值分别为1.4360 L/(m^2·h)、0.0034 MPa和3.93%、2.80%;输入变量对临界通量和压力的相对贡献大小顺序均为黏度>浓度>p H>温度。

影响一体式平板膜生物反应器临界通量的因素

利用阶梯式通量递增法测定了一体式平板膜-生物反应器中的临界通量,对不同操作条件下测定值的差异进行了考察.通过正交试验设计,研究了曝气强度、污泥浓度(MLSS)和滤液COD(SCOD)三个因素分别在0.8,1.2,1.5 m3/h;10,20,30 g/L和50,100和150 mg/L水平下对临界通量测得值的影响.研究发现,污泥浓度和SCOD均对临界通量测得值呈负影响作用,而曝气强度则起正作用.随着污泥浓度和SCOD的增大,临界通量测得值是逐步减小的;而曝气强度的增大在一定程度上可以提高临界通量值.其中,临界通量测定值受SCOD的影响最大,MLSS次之,曝气强度最小.

新型膜-生物反应器中膜丝长度对临界通量的影响

为了优化膜-生物反应器中的膜组件长度,考察了4组不同长度膜组件(膜丝长度为0.2、0.4、0.6、0.7m)在不同曝气量下的临界通量区.试验结果发现,曝气强度相同时,膜丝长度为0.4m膜组件的临界通量区高于膜丝长度为0.2m、0.6m和0.7m的膜组件,说明膜丝长度存在最优值;膜组件中膜丝长度相同时,曝气强度越大临界通量区越高.膜丝(膜组件)长度对临界通量产生影响主要体现在2方面:一是膜丝长度的变化会改变膜丝上局部通量的非均匀分布状况;二是曝气气泡对不同长度膜丝的冲刷作用不同.应用局部通量分布方程模拟了清洁膜丝上局部通量的分布状况;结果表明,膜丝长度越长,沿膜丝长度方向的局部通量分布越不均匀,则膜组件的临界通量越小.从曝气气泡对膜丝的冲刷作用看,相同曝气量下膜组件(即膜丝)长度越长,形成的气泡越大,在大气泡的作用下膜丝更易于摇摆和震动以达到减轻膜表面污染物沉积的效果,即可能达到的临界通量越大.因此,对于减轻膜污染而言,即得到最高的临界通量区,膜丝(膜组件)长度存在最优值.

膜生物反应器次临界通量运行的膜污染特性研究

膜生物反应器(MBR)是将膜分离与生物反应相结合的污水处理新工艺,近年来已引起广泛的关注,但不可避免的膜污染限制其更广泛的应用。临界通量在膜污染控制中是个非常重要的概念。本试验研究平板膜生物反应器在次临界通量运行下的膜污染状况,并结合膜污染模型进一步表征膜表面的污染特性。试验结果表明,该平板膜生物反应器在次临界通量运行的情况下,膜污染可分为膜污染缓慢发展阶段(第Ⅰ阶段)和膜污染迅速发展阶段(第Ⅱ阶段),可分别用膜孔堵塞模型和泥饼阻力模型表征膜阻力与时间的变化关系。同时,对运行后的膜阻力分布进行分析,表明泥饼阻力和孔道吸附堵塞阻力是膜污染的主要组成部分,分别占到总阻力的73%和24%,而膜本身阻力仅占3%。

膜生物反应器处理生活污水临界通量的研究

利用“通量阶式递增法”对临界通量进行了测定,得出MBR的3个水动力学操作区:超临界区、临界区和次临界区;在MLSS的质量浓度为6 000 mg/L、曝气量为0.5 m3/h的条件下,膜组件的临界通量区域为10.68～13.86 L/(m2.h),据此确定组件的次临界通量为12 L/(m2.h)。在此基础上研究了次临界通量下的运行特性,试验表明,次临界通量下的膜污染过程具有明显的两阶段特征:第一阶段的TMP呈平缓直线上升,第二阶段的TMP呈剧烈直线上升。

亚临界通量操作对黄连解毒汤超滤过程的影响

将临界通量概念引入中药水提液复杂体系,以中药复方黄连解毒汤水提液为实验对象,通过测定中空纤维膜超滤过程的临界通量,考察了亚临界通量操作下的膜系统运行状态.结果表明,在错流流速0.15 m/s,压力0.04 MPa的亚临界通量操作下,膜稳定通量与初始通量相比降低了5.5%;而在0.07 MPa和0.10 MPa的超临界通量操作下,其值分别为32.1%、42.2%.稳定状态下膜相对污染阻力在0.04、0.07和0.10 MPa条件下分别为3.0、7.5和15.8.亚临界通量操作对于优化操作条件,有效降低膜污染,节约生产成本,指导中药水提液膜过滤精制的实际生产应用有着重要的意义.

平板膜生物反应器中临界通量问题研究

通过小试试验,探讨了平板膜生物反应器中临界通量问题。在试验中发现,平板膜生物反应器运行过程中,存在临界通量值,本试验中污泥质量浓度为10 g/L,临界通量值为4.86×10-6m/s;在该通量值以下运行时,膜污染速度比较缓慢,在该通量值以上运行时,膜污染比较迅速。通过对膜运行过程阻力的分析发现,随着通量的提高,内部污染阻力增加速度大于膜泥饼污染阻力增加速度。膜片在恒流下运行一段时间后,压力会突然上升,其主要原因是由于膜面泥饼的聚集。

平板膜污泥浓缩临界通量与膜渗透性能研究

研究了不同浸泡条件、污泥含量、曝气量和膜龄对平板膜污泥浓缩(MST)临界通量和膜渗透性的影响,并通过环境扫描电镜检测分析长期运行平板膜的表面损伤情况。结果显示,良好贮存条件及低污泥含量的操作条件有助于提升临界膜通量与起始膜渗透性;曝气量升高,膜渗透性提升且稳定性增强;随着膜龄增加,膜渗透性能变差;无机颗粒摩擦与清洗会增加平板膜表面粗糙度,降低膜渗透性能,NaClO清洗对膜面损伤甚为严重。

膜生物反应器处理生活污水中临界通量的研究

本文利用“通量阶式递增法”对临界通量进行了测定，得出膜生物反应器（MBR）的3个水动力学操作区：超临界区、临界区和次临界区；在MLSS：6000mg／L、曝气量=0．5m^3／h的条件下，膜组件的临界通量区域为10．68～13．86L／（m^2·h），据此确定组件的次临界通量为12L／（m^2·h）。在此基础上研究了次临界通量下的运行特性，试验表明，次临界通量下的膜污染过程具有明显的两阶段特征：第一阶段的TMP呈平缓直线上升，第二阶段的TMP呈剧烈直线上升。

无纺布膜临界通量及其在洗浴废水处理中的应用研究

以无纺布平板膜生物反应器为试验装置,采用通量阶梯式递增法的临界通量进行了测定,研究了混合液污泥浓度(MLSS)对无纺布膜临界通量的影响,考察了膜通量对无纺布平板膜生物反应器长期运行的影响。试验结果表明,无纺布膜的临界通量与MLSS浓度成反比,当MLSS的质量浓度从3 g/L增长到9 g/L时,无纺布膜临界通量从17 L/(m2·h)下降到13 L/(m2·h)。在MLSS的质量浓度控制为5 g/L,膜通量低于临界通量15 L/(m2·h)的条件下,无纺布平板膜生物反应器可连续稳定运行130 d,且反应器出水各项指标均可满足GB/T 18920—2002《城市污水再生利用城市杂用水水质》标准的要求。

附增缓冲区的膜-生物反应器临界通量改进测定法

利用改进的通量阶梯式递增法对膜-生物反应器(MBR)中的临界通量进行了测定,同时对不同缓冲时间下的测定值差异进行了研究.结果表明:延长缓冲区的等待时间,可有效降低通量-跨膜压差(Flux-TMP)与通量-膜渗透性(Flux-Permeability)的不对称性,削弱Flux-TMP滞后效应,降低膜面残余污染阻力,提升次临界区内污染可逆性.附增缓冲区的临界通量测定法可更好地表征膜组件过滤性能随通量的变化规律,减缓可逆污染对测定结果产生的影响.

光催化陶瓷平板膜反应器临界通量运行膜分离性能

针对光催化膜反应器中膜污染特性,采用通量阶式递增法测定了不同催化剂浓度及光照强度下光催化陶瓷平板膜反应器中临界膜通量的大小,对比了临界和超临界通量运行中膜分离性能.研究结果表明:当催化剂浓度为0.3g/L时,光照强度越高,临界通量越高.在临界通量为75L/(m^2·h)下运行相比超临界通量而言,其稳定运行周期更长,渗透出的滤液体积更多.临界通量运行过程中膜污染首先经历缓慢增长过程,随后变为加速膜污染过程.临界及超临界通量运行对UV254及UV436污染物总去除率均可以达到92%及98%以上,对DOC总去除率分别为72%及76.2%.临界通量运行时的总阻力、可逆污染阻力及不可逆污染阻力都低于超临界通量下对应的阻力,临界通量运行可有效提高光催化膜反应器中膜分离性能.

平板膜生物反应器临界通量测定方法研究

临界通量在膜污染控制中是一个非常重要的概念。本文采用通量阶梯式递增法测定平板膜生物反应器的临界通量,在此基础上考察了不同测定参数对临界通量的影响。结果表明,测定临界通量过程中,当初始启动通量小于临界通量时,其对临界通量的测定值影响不大;当通量阶梯递增量增大时,临界通量的测定结果变小;当测定间隔时间段变长时,临界通量的测定结果相应变小。在测定临界通量时,推荐以下测定参数:通量阶梯递增量不大于4L/(m2.h),测定间隔时间段取15～30min;初始启动通量的选择要适宜,太大可能导致试验结果的误差。

五孔支撑膜的次临界通量运行特征及膜污染阻力分析

以自制的五孔支撑中空纤维膜为研究对象。采用五孔和单孔膜的膜生物反应器处理模拟印染废水，在次临界通量的运行下考察膜污染特性。在水力停留时间为15h，MLSS为4g／L，曝气量为200L/h的操作条件下，采用通量阶式递增法测得五孔膜和单孔膜的临界涵量区域分别为18～21L／（m^2·h）和15～18L／（m^2·h）；在10L／（m^2·h）的次临界通量下运行两组膜组件，五孔膜和单孔膜的稳定运行时间分别为13d和9d；通过对膜阻力的计算分析，发现五孔膜和单孔膜的总阻力值分别为57．04×10^11m^-1和68．45×10^11m^-1。膜阻力主要由浓差极化阻力和滤饼层阻力造成，且五孔膜的浓差极化阻力所占的比例大于单孔膜，而滤饼层阻力的比例小于单孔膜，因此五孔膜较单孔膜耐污染。

一体式膜生物反应器柱式膜组件的临界通量

采用一体式膜生物反应器,考察了4种不同膜丝长度(0.3、0.5、0.7和1.0 m)的柱式膜组件在不同曝气量下的临界通量.研究发现:膜组件的长度存在最优值,膜组件的临界通量同时受到膜丝长度和曝气强度两个方面的影响;当膜组件的膜丝长度为0.7 m时,临界通量最高;同时曝气强度越大,膜组件可以达到的临界通量越高.