净水厂生产废水超滤处理中的跨膜压力恢复研究

针对净水厂生产废水的超滤膜处理工艺中膜污染问题,进行了化学清洗方式和化学药剂对膜清洗效率的影响研究。结果表明,内循环化学清洗和浸泡化学清洗两种模式的效果相同;HCl、H2SO4清洗效果相同,NaClO清洗后TMP恢复率略高于酸洗,HCl和NaClO联合清洗后,TMP恢复率达到100%,并且药剂使用顺序对清洗效果无影响。

连续式微滤膜分离乳清蛋白的研究

文章研究了跨膜压力对连续式微滤膜分离技术工艺参数、分离效果及组分组成的影响。以脱脂乳为原料,使用0.1μm陶瓷微滤膜三级连续在线洗滤工艺分离乳清蛋白和酪蛋白。实验使用0.08、0.11、0.14 MPa 3个梯度,在50℃,3.5倍浓缩的条件下连续生产240 min。计算跨膜压力并且检测截留液和透过液中的α-乳白蛋白(α-La),β-乳球蛋白(β-LG)含量及钾、钙、钠、镁等金属离子的含量。结果表明一级膜通量下降是导致整体膜通量下降的主要因素,经过240 min实验通量下降约17.2%。研究了不同跨膜压力下的膜通量变化情况,膜通量与跨膜压力呈正相关关系,水洗恢复率与跨膜压力呈负相关关系。随着实验时间的延长,膜表面形成不可逆的污堵层,乳清蛋白分离率下降,透过液中乳清蛋白含量下降,150 min后α-乳白蛋白浓度下降37%,β-乳球蛋白浓度下降36.5%。乳清蛋白中2种主要蛋白质比例会随着跨膜压力变化而变化,随着跨膜压力的升高β-乳球蛋白含量会逐渐升高。三级连续膜过滤后,乳清蛋白最高分离率90%左右(α-乳白蛋白为90.4%,β-乳球蛋白为92.7%)。乳中蛋白质的形态和功能受金属离子影响,分离过程中一价阳离子在膜两侧分布较均匀(脱除率大于80%),而二价阳离子则主要集中在截留液一侧(钙离子脱除率为38%)。透过液中的每克蛋白质所对应的金属离子比例远远大于其在截留液中的比例。

旋转圆盘式膜组件内压力场的数值分析

使用计算流体力学软件FLUENT,采用二维非定常N-S方程作为控制方程,湍流模型选用RNG_(κε)模型,数值模拟了旋转圆盘式膜组件内压力场,考察了旋转速度、旋转板半径、垫板长度、支撑层厚度和膜渗透性对局部跨膜压力和反压的影响。模拟结果表明,随着转速的增加,局部跨膜压力增大;减小旋转板半径,增大支撑层厚度能减小板末端处的反压,在旋转板半径为6.7 cm,支撑层厚度为0.45 cm,膜渗透性为2.9×10^(-12) m^2时,反压消失;其余参数对反压的影响不大。

旋转膜过滤器内部流动特性数值模拟

基于计算流体力学方法对旋转膜过滤器内部层流与湍流场进行研究,利用多孔介质模型描述滤膜的渗透性对流动的影响,开展验证实验,确定滤膜阻力修正系数,并验证模型的可靠性。在此基础上,对过滤器内部流体的速度和压力分布进行数值分析,并探究滤膜转速对滤膜表面跨膜压力和剪切应力的影响。结果表明,滤膜表面流体无量纲角速度沿径向呈现中间区域基本保持不变,旋转轴附近有所降低,滤膜边缘附近略有升高的趋势;流动状态对滤膜上、下方间隙流体无黏核心区的无量纲角速度有重要影响。研究还发现,跨膜压力沿径向趋于下降,同种流动状态下,跨膜压力随滤膜转速的增大而减小;同一滤膜转速下,剪切应力沿径向线性增大,提高滤膜转速,剪切应力显著增加。

次临界操作下的膜污染机理研究

临界通量在膜污染控制的水动力学条件优化中是一个非常有意义的概念。本研究用一种新型的中空纤维膜组件过滤活性污泥混合液 ,采用通量阶式递增法对临界通量进行测定 ,实验表明 ,气水二相流是一个提高临界通量非常有效的方法 ,而且临界通量随着曝气强度的增大而增大 ,根据测定结果 ,可以得出膜生物反应器 (MBR)的 3个水动力学操作区 :超临界区、临界区和次临界区。次临界操作可以防止颗粒物质在膜面上沉积引起的可逆污染 ,在次临界操作下 ,膜污染分为两个阶段 ,第一阶段为不可逆污染发展阶段 ,跨膜压力 (TMP)发展缓慢 ;第一阶段膜的不可逆污染导致膜丝点通量不断的重分配 ,一旦出现膜丝上某一点的通量大于临界通量时 ,颗粒物质就以此点为突破口 ,不断沉积到膜丝表面 ,发生可逆污染 ,膜污染进入第二阶段 ,TMP急剧增加。

改进型MBR处理生活污水及减缓膜污染的效能研究

通过长期运行试验,考察了改进型膜生物反应器(MBR)对污染物的去除效果和减缓膜污染的能力。结果表明,改进型MBR对COD和NH3-N的去除效果与传统MBR的类似,出水COD和NH3-N分别低于50mg/L和5mg/L;改进型MBR对TN的去除效果优于传统MBR,且具有更好的减缓膜污染的能力,在近90d的连续运行过程中,改进型MBR的膜组件仅需清洗2次,而传统MBR的膜组件则清洗了5次。

厌氧膜生物反应器处理酒厂废水运行特性研究

在一体式平板厌氧膜生物反应器处理酒厂废水的试验中,研究了污染物的去除效果和平板膜组件的运行、污染情况。试验结果表明,COD容积负荷为3～7kg/(m3.d)、水力停留时间(HRT)为16h时,平均COD去除率达94.2%;在膜通量为4.6L/(m2.h)、上升流速为2.5m/h的条件下,平板膜组件能够连续运行18～20d;在该试验中临界通量和临界上升流速分别为10～15L/(m2.h)和5.0m/h,平板膜组件应该在这两个临界值之下运行。膜过滤阻力分析测试结果表明,泥饼层阻力是总阻力的最大组成部分。

优化曝气方式对减缓SMBR一体式反应器中膜污染的影响

在相同运行条件下,研究了改进型曝气方式(膜出水时气水比为20:1,停止抽吸时气水比为40:1)和传统曝气方式(采用气水比40:1连续曝气)一体式膜生物反应器下SMBR的运行情况。试验结果表明:改进曝气方式的SMBR中胞外聚合物(EPS)和溶解性微生物产物(SMP)浓度以及料液粘度都低于传统的SMBR,减轻了膜污染,直观表现为具有较低的跨膜压力(TMP);两种曝气方式的膜阻力均以沉积层阻力为主,改进曝气方式的SMBR沉积层阻力所占比例高于传统的SMBR,后者膜孔吸附及堵塞阻力所占比例远高于前者,因此后者膜清洗费用高;此外改进型曝气方式由于其阶梯式曝气强度降低了能耗。

混凝剂对超滤膜去除有机物及膜污染的影响

以太湖水为研究对象,采用超滤工艺,通过分别投加混凝剂Al_(2)(SO_(4))_(3)和聚合氯化铝(PAC),分析混凝过程对超滤膜运行效果及压力的影响。结果表明:混凝可以有效提高超滤对有机物的去除效果,Al_(2)(SO_(4))_(3)和PAC投加量大于6 mg/L和3 mg/L(以Al^(3+)计)时,混凝剂对超滤去除有机物的提升效果趋于稳定;混凝可以有效减缓超滤膜膜压差的增长和不可逆污染,单独超滤时不可逆污染指数(HIFI)为0.00292,最佳投加量下Al_(2)(SO_(4))_(3)-UF和PAC-UF的HIFI分别为0.00113和0.00102;造成超滤膜不可逆膜污染的有机物主要以具有紫外响应的中分子量有机物为主,其次是中、小分子量无紫外响应的溶解性有机物(dissolved organic compound,DOC);Al_(2)(SO_(4))_(3)混凝剂更易于减少中等分子量有机物对超滤膜的污染,PAC混凝剂更易于减少小分子量有机物对超滤膜的污染。

膜生物流化床膜污染的影响因素研究

膜生物流化床(MBFB)是将传统生物流化床与膜生物反应器(MBR)有机结合的产物。试验采用恒定膜通量间歇出水方式,以跨膜压力(TMP)随时间的变化情况为考察指标,研究了膜通量、曝气强度、出水抽/停时间对MBFB膜污染的影响。结果表明,在次临界通量条件下(3.2～8.2L·m-·2h-1),MBFB膜污染速率得到明显控制;曝气强度对TMP上升速率影响显著;连续抽吸时间对膜污染的影响比停抽时间更为明显。在总生物浓度为8.0g·L-1左右时,膜通量为5L·m-·2h-1、气水比为25:1、出水抽/停时间为5～7min/3min的条件下,可控制MBFB的膜污染始终保持在较低水平。

膜序批式反应器运行特性研究

膜生物反应器采取序批式运行方式,实验室人工配水,系统不排泥,运行220 d。结果表明,系统对COD、氨氮的去除率均在96%以上,细菌胞外多聚物(EPS)以蛋白质为主,污泥浓度达到10 g/L以上,污泥沉降性能得到改善时,跨膜压力(TMP)呈缓慢增长趋势,出现了相当数量的纤毛虫、轮虫等原后生动物。

MBR中膜污染表征手段的研究进展

MBR膜污染会引起跨膜压力的升高(恒流模式)或膜通量的降低(恒压模式),从而导致频繁的膜清洗,影响膜的使用寿命。了解膜污染的机理并制定有效的控制策略,对于MBR长期的运行至关重要。表征MBR膜污染物质的技术或方法复杂多样,容易给研究者选择相应技术或方法时带来困惑。以MBR膜污染物质为讨论对象,介绍了膜污染物质的分类,讨论现有污染物表征技术或方法的优势与不足,提出今后的研究重点:将不同表征方法进行结合,建立污染关系网络,为研究者选择合适的方法进行膜污染物质研究提供依据。

序批式膜生物反应器处理生活污水污染物去除特性研究

采用序批式膜生物反应器处理模拟生活污水,考察其对污染物的去除特性及进水pH对系统去除率的影响。结果表明,进水pH为7～9时,pH变化对污染物的去除率影响不大,COD、NH4+-N、TN、TP平均去除率分别为98.01%、96.51%、73.38%、73.21%,浊度去除率在99%以上。当进水pH降至6时,COD平均去除率仍达95.26%,NH4+-N、TN、TP平均去除率分别降为75.34%、61.42%、62.87%,浊度去除率几乎不受影响,仍在99%以上。

饮用水深度处理的超滤膜污染控制

文章介绍了采用外置式超滤系统替代传统给水工艺中的过滤单元处理水库水,对比了新工艺(混凝沉淀+超滤工艺)与传统工艺(混凝沉淀+砂滤工艺)对铁、氨氮、浊度和颗粒物的出水指标,研究了试验期间系统跨膜压力(TMP)变化和最佳运行条件,最后考察了化学清洗对膜污染的控制。

复合MBR处理生活污水膜污染影响因素的研究

以一定通量下跨膜抽吸压力的变化来表征膜污染状况,分别考察了复合式膜生物反应器处理生活污水时抽停时间、曝气强度、悬浮污泥与附着污泥比例、膜通量对跨膜抽吸压力的影响。结果表明,在总污泥浓度为8g/L的情况下,适宜的抽吸时间为6min,抽停时间为5min,曝气强度为12 m^3/(m^2·h),悬浮污泥浓度与附着污泥浓度比为2:6,膜通量为20L/(m^2·h)。

陶瓷膜在奥利司他中间体利普斯他汀提取中的应用

采用陶瓷膜并通过酒精透析方式提取了亲脂性化合物利普斯他汀。根据陶瓷膜通量和乙醇耗量确定了利普斯他汀提取的基本参数:陶瓷膜孔径为50 nm、膜面流速为5 m/s、平均跨膜压力为0.10 MPa,发酵液浓缩倍数达到2倍时开始流加95%乙醇,乙醇流加速度和渗透液通量一致,维持循环罐液位不变,渗透液酒精浓度达到55度时开始收集渗透液,95%乙醇总用量为2倍体积,此时,利普斯他汀回收率达到95.0%,满足了生产需求。采用控制跨膜压力的方法显著提高了利普斯他汀渗透液通量,并为进一步提高陶瓷膜设备的渗透液通量及扩大适用范围提供了思路。

超亲水纳孔分离膜的制备及其分子分离性能和稳定性研究

膜分离技术在有机分子污水的处理中具有广泛应用,其面临的难题之一是制备具有超亲水性质的纳孔膜以抵御有机污染物的污染,实现高效、稳定的分子分离.在本文中,我们通过全膜交联的方法在保持水凝胶纳孔膜超亲水性质的前提下大幅提升了其机械强度,制备了高强度超亲水纳孔膜.该膜实现了有机分子的高效分离,水通量达到220 L m^(-2)h^(-1)bar^(-1),考马斯亮蓝(CBB)截留率达到~99.9%,分子/盐(CBB/Na_(2)SO_(4))选择性达到747.在以腐殖酸为污染物的分子分离中,该膜表现出优异的抗污染性能,通量恢复率接近100%.该膜还具有出色的抗压性能,在高达8 bar的跨膜压力下保持了稳定的分子分离性能.本工作为制备超亲水纳孔膜实现有机分子废水的高效分离提供了一种新的思路.

浸没式超滤工艺在给水处理中的应用研究

采用浸没式超滤系统取代传统工艺中的砂滤系统处理西江原水,对比了新工艺(混凝沉淀+浸没式超滤工艺)与传统工艺(混凝沉淀+砂滤工艺)的出水水质,考察了浸没式超滤系统的对COD、氨氮、浊度和颗粒物的去除,研究了试验期间系统跨膜压力(TMP)变化,最后考察了化学清洗对膜污染的控制。结果表明,混凝沉淀+浸没式超滤工艺出水CODMn和氨氮含量略高于混凝沉淀+砂滤工艺,但均达到了GB 5749-2006和CJ 94-2005要求;对浊度处理效果优于混凝沉淀+砂滤工艺;系统运行48 d,TMP从16 kPa升高到34.5 kPa;采用HCl和NaClO进行化学清洗,可有效控制膜污染。

污泥基吸附剂耦合MBR工艺处理生活污水

本研究利用污水处理厂产生的化学污泥制备成多孔、高效吸附剂材料,并且耦合膜生物反应器(MBR)工艺对生活污水进行处理.与普通MBR工艺比较可知,污泥基吸附剂耦合MBR工艺能强化污水处理效能,对浊度、NH3-N、总磷与DOC的去除率分别为99.5%、94.6%、37.9%与88.8%.跨膜压差(TMP)的实验表明,污泥基吸附剂耦合MBR工艺能维持较长的TMP,说明污泥基吸附剂能减缓MBR工艺的膜污染程度,延长膜清洗周期,降低污水厂的运行成本.