基于跨膜压差变化的超滤膜污泥污染特性研究

通过构建错流式膜生物反应器(MBR),在恒通量运行模式下,研究了跨膜压差变化条件下活性污泥对超滤膜的污染特性。在跨膜压差分别为20、40、60和80 kPa条件下考察了活性污泥对超滤膜的膜污染速率、膜阻力分布,并对膜污染物进行了解析,研究结果表明:不同跨膜压差条件下,活性污泥对超滤膜的污染机制不同,跨膜压差为20 kPa时膜污染速率最低;40~80 kPa范围内,膜污染速率、滤饼层与膜孔堵塞阻力上升速率在60 kPa时均达到最低;活性污泥主要造成滤饼层过滤阻力,其在总过滤阻力中占92%以上;分析滤饼层组分发现,松散结合型胞外聚合物是引起滤饼层污染的主要物质;膜孔中的有机污染物含量随过滤时间的延长而增加,且污泥代谢产物直接影响膜孔污染物组成。

临床评估五种膜式氧合器在不同温度下的跨膜压差

目的评估五种中空纤维膜式氧合器(HFMO)在体外循环(CPB)中不同温度下的跨膜压差(TMPD)。方法40例择期CPB下行心脏直视手术患者依据使用HFMO的不同随机分为五组(每组8例):A组(Affinty),C组(Cobe),J组(Jostra),P组(Polystan)和T组(Terumo)。在CPB全流量后(T1)、最低温度时(T2)、复温后(T3)监测灌注流量、鼻咽温度、红细胞比积、平均动脉压,并在HFMO的入口和出口处监测压力的变化。结果各组术前的临床参数没有显著性差异(P>0.05)。TMPD在不同的时点J组为最小,其他依次分别为A组<P组<T组<C组,J组和A组与其他三组相比均较小(P<0.01),且J组在T2时点明显低于A组(P<0.01),P组在T1时点明显低于C组(P<0.01)外,在其他时点各组间相比没有显著性差异(P>0.05)。A组、P组和T组在低温过程中的TMPD分别高于T1和T3,但没有显著性差异(P>0.05)。结论J组和A组的TMPD较低可能更有利于减少对血细胞的破坏,更适合应用于CPB时间较长的心脏手术。

基于跨膜压差变化特征的膜生物反应器曝气条件的优化

采用膜生物反应器对石化废水进行处理，在300L／h，150L／h及75L／h三个曝气量下，研究跨膜压差及单周期跨膜压差变化率（K）的变化特征．试验结果表明：跨膜压差呈指数型曲线变化，跨膜压差与运行时间的关系式为：△P—Ae-bt．不同曝气量下，单周期跨膜压差变化率K的变化范围为0～2．5Pa／s，曝气量的改变并不能改变K值增大的趋势．但是，曝气量对K值变化特征有影响，在提高曝气量的条件下，K上升的速率较缓．可依据单周期跨膜压差变化率K的变化趋势，对膜生物反应器的曝气进行过程控制，并同步减缓膜污染的进程．

不同混凝剂对各种超滤膜跨膜压力的影响

采用聚合氯化铝和三氯化铁作为混凝剂,应用于浸入式PVDF膜、外压柱式PVDF膜和内压柱式PVC合金膜的混凝预处理。结果表明:对于PVDF膜,采用铝盐能够较好地减缓跨膜压力的升高趋势,对于PVC合金膜,采用铁盐作为混凝剂效果较好。混凝剂的选择主要考虑膜的材质,对膜的运行方式可以较少考虑。

再生水厂超滤膜污染的清洗优化研究

针对再生水厂高浊度污染情况,以某再生水厂浸没式超滤膜为研究对象,构建一套中试设备,模拟运行中发生最多且严重的高浊度污染,通过调整物理清洗及化学清洗的技术参数对受污染膜进行模拟清洗,以跨膜压差为评价指标,结合实际生产中的经济指标,对清洗效果进行比较并找出更合理、更便捷、更经济的清洗方式。通过改变清洗方式,优化现有水厂超滤膜清洗方式,可大幅降低膜运行时间、药剂成本,延长膜使用寿命。

基于反向传播神经网络的电化学强化厌氧膜生物反应器膜污染预测模型

厌氧膜生物反应器(AnMBR)在高效处理污水的同时能够捕获污水中的能量,产生清洁能源甲烷,对实现“碳中和”目标具有重要意义。膜污染问题是制约AnMBR在市政污水中大规模工程应用的首要挑战。基于电化学调控的AnMBR是实现膜污染控制耦合高效产能的一种潜在途径。本文构建了电化学强化AnMBR反应体系,收集反应器连续运行试验数据,基于反向传播神经网络(BPNN)理论,建立单层多节点隐含层的BPNN模型。采用两种不同方式分割数据集,经过多次训练实现模型性能的优化,可将已有水质时间序列数据作为输入,对未来的膜污染时间序列进行预测。结果表明,跨膜压差(TMP)与pH值、氧化还原电位(ORP)未呈现出显性关联,但其本身表现出典型的时间序列数据特性。所构建的BPNN膜污染预测模型误差能够达到1e-10以下,预测精确度接近100%,可为电化学强化AnMBR系统的运行管理提供有力的支持。

卷式正渗透膜组压力延迟渗透性能实验研究

利用卷式醋酸纤维素正渗透膜组,以Na Cl溶液和自来水分别作驱动液和料液,考察了进口压力、溶液流量、驱动液浓度和跨膜压差等因素对膜组性能的影响,并对以上4个因素进行单因素实验。结果表明,相同流速下料液流道阻力明显大于驱动液流道;随着料液和驱动液流量的增加,膜组水通量呈缓慢上升趋势,料液流量改变对水通量的影响更明显一些,但和膜片相比,膜组的单位面积水通量有所下降;通过增加驱动液浓度能够较大幅度提升膜组水通量和功率密度,但浓差极化现象的抑制作用也逐渐增加。随着跨膜压差的升高,水通量呈逐渐下降趋势,当其达到渗透压的一半时,膜组功率密度达到最大。

严重污堵的PVDF超滤膜的清洗

运河边上的工业区热电厂,化学水处理的PVDF(聚偏氟乙烯)超滤膜设备受到严重的污堵。采用原设计清洗方式膜通量恢复率只能达到31%,而且运行两天后,跨膜压差又快速上升。通过对膜拆解后,做小型试验,经过杀菌浸泡,柠檬酸浸泡,气力反洗,水冲洗,通过显微镜观察膜丝表面和内部污染残留量。再经过反复的工序清洗,使膜的污染物全部除去,此种方法是可行的。再运用到设备,经过反复的浸泡清洗,使设备膜通量恢复到98%,跨膜压差也基本到达初始跨膜压差。

面向钢铁厂污水深度处理的压力式PVDF膜组件应用案例分析

采用赛诺膜公司压力式PVDF膜组件SMT600-P30替换原系统中运行两年的Memcor公司膜组件L20V,对唐山国丰钢铁厂污水进行深度处理。通过对运行数据的采集分析表明,该系统运行稳定,跨膜压差在25～35kPa,产水浊度小于0.05NTU,SDI小于3,连续三个月未进行化学清洗(CIP)。现场水样分析结果表明,PVDF膜组件对TOC去除率高达60%,能有效保护后续反渗透(RO)系统的长期稳定运行。

大型饮用水压力式膜处理系统长期运行效果研究

杭州清泰水厂压力式膜系统设计总净产水量30万m3/d,采用压力式中空纤维膜。通过对已经投运近4年的水厂长期运行效果的研究,总结了整个处理工艺的净水效果,膜系统运行中的电耗、药耗以及长期运行中跨膜压差、渗透率的变化,可为今后膜处理水厂的设计及运行提供参考。

常规-超滤膜组合工艺净化湖泊水研究

结合水厂现有工艺,采用常规—超滤膜工艺处理南方河网地区的湖泊水,以解决现行常规处理工艺出水中细菌、藻类和有机物超标以及微生物泄漏等问题。研究表明:在砂滤出水中加入适量的NaClO作为杀菌剂能够减缓跨膜压差的增长速度,稳定超滤膜运行;常规—超滤工艺出水的浊度、CODMn和DOC平均值分别为0.07NTU、2.85mg/L、3.95mg/L,藻类平均数量为2.79×104个/L,细菌未检出。

混凝-超滤短流程工艺膜污染特性及防治研究

针对混凝-超滤短流程工艺在特大洪水发生后出现的超滤膜堵塞问题,采用强化混凝、预氧化以及高效膜清洗等工艺,以跨膜压差TMP和膜比通量SF等为参数,研究控制膜污染的优化运行条件。结果表明,优化工艺条件为:混凝剂聚合氯化铝的投加量为7 mg/L,混凝时间为15 min;预氧化剂选用质量浓度1.5 mg/L的次氯酸钠;物理清洗周期为30 min;维护性化学清洗采用质量浓度400 mg/L的次氯酸钠溶液,清洗时间设为80 min;离线性化学清洗分为碱洗(氢氧化钠)和酸洗(盐酸)。该工艺可有效缓解混凝-超滤短流程运行过程中膜污染的情况,可为水厂工艺提标改造提供技术指导。

陶瓷平板膜处理采油废水性能

为实现二次采油废水处理后水质达到低渗透率地层回注标准,以油田采油废水为处理对象,建立一套以陶瓷平板膜为核心的实验装置.通过监测陶瓷平板膜跨膜压差的变化,重点考察膜通量、反应温度、曝气量等因素对处理效果的影响.结果表明:最佳膜通量为22.5 L/(m2·h),反应温度为50℃,曝气量为1 L/min;经0.05 mol/L HCl或HNO3溶液浸泡12 h后,膜通量的恢复率保持在96%以上,膜片过滤性能恢复较好;采油废水经陶瓷平板膜处理后出水含油量及SS均小于1 mg/L,各项指标均优于SY5329—94《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》中回注水水质A1级标准.利用陶瓷平板膜处理采油废水可以取代传统采油废水处理流程中的浮选、粗滤、精滤步骤.

超滤运行条件对跨膜压差影响的试验研究

为优化超滤运行工况,降低膜污染和提高超滤产水率,对超滤的水力反洗方式及运行参数进行试验研究.结果表明:超滤以75L/(m2.h)恒流过滤45min后进行水力反洗,'正洗+反洗+正洗'为最佳水力反洗方式,第1次正洗4s,反洗8s和第2次正洗8s时,冲洗水中粒径2μm以上的颗粒数达到峰值.超滤运行适宜的正洗1、反洗和正洗2的时间分别为10,10和25s.水力反洗趋于稳定时,冲洗水中2μm以上的颗粒数为472mL-1,其中15μm以上的颗粒数仅为9mL-1.反洗流量和超滤过滤流量的比值k应在2.0～2.5之间,超滤过滤时间与反洗时间的比值r控制在67.5以内,超滤水力反洗后跨膜压差可有效恢复.

电解气浮/陶瓷平板膜过滤组合工艺处理含油废水的实验

针对膜过滤处理采油废水过程中出现的油和SS在废水中累积导致无法连续运行的问题,以油田采油废水为处理对象,采用电解气浮与陶瓷平板膜组合工艺去除含油废水中油和SS,确定最佳反应条件。采用自制电解气浮-陶瓷平板膜装置处理含油废水。通过监测油和悬浮物浓度的变化,重点考察电流强度、反应温度、气浮时间等因素对处理效果的影响和跨膜压差的变化。结果表明:最佳电流强度为1.5 A,反应温度为50℃,气浮时间为9 min;阶段性开启电解气浮装置的周期为45 h。运行过程中出水含油量和SS均能达到碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法(SY 5329-94)中的A1级注水水质标准;利用电解气浮结合陶瓷平板膜处理含油废水工艺,可以短时间内降低陶瓷膜过滤过程中产生的浓油,保证了装置连续有效地运行。

饮用水深度处理中膜清洗方式的研究

通过研究连续微滤装置运行及清洗后的跨膜压差(TMP),对装置的物理及化学清洗工艺进行了优化。结果表明:在完成物理清洗后的最初几个水力清洗周期内,采用1.0min+0.5min和1.5min+0.5min这两种清洗方式的效果相差不大,但在6个水力清洗周期后,1.5min+0.5min反冲洗方式下的TMP明显低于1.0min+0.5min的,前者运行期间的TMP平均为110kPa,而后者为112kPa,比前者高出约1.8%。采用小化学清洗时,建议采用先碱洗后酸洗的方式,周期为24h,清洗液的浓度均为300～400mg/L,在水质较好的情况下,可以适当延长酸洗周期。

磁性离子交换树脂与超滤膜联用处理淮河原水

采用磁性离子交换树脂(M IEX)/混凝沉淀/超滤膜(UF)工艺处理淮河原水,考察了对有机物的去除特性以及M IEX预处理控制膜污染的效果。结果表明:UF出水浊度稳定在0.1NTU以下,粒径>2μm的颗粒数平均为11个/mL,粒径>10μm的颗粒物被完全去除;组合工艺对CODMn和UV254的去除率分别为75.3%和90%,且能有效去除不同分子质量区间的有机物;系统对疏水性有机物(HOM)、弱疏水性有机物(WHOM)、荷电亲水有机物(HIC)的去除效果均较好,去除率分别为94.6%、82.7%和81.3%;组合工艺对三卤甲烷生成势(THMFP)和卤乙酸生成势(HAAFP)的去除率分别为90.7%和87.6%;M IEX预处理可有效减缓膜污染,运行期间超滤膜的跨膜压差上升缓慢,经水力反冲洗后跨膜压差就基本得到恢复。

浸入式膜系统的操作条件对膜污染的影响研究

采用浸入式膜处理滦河水,考察了膜系统的操作条件对膜污染的影响。结果表明:适当降低膜通量对膜处理系统的稳定运行起关键作用,试验条件下,膜通量为53.3L/(m2.h)、过滤周期为30min较适宜。提高曝气强度和水反冲洗强度可有效提高反冲洗效果,改善膜污染。浸入式膜对原水水质有较强的适应能力,可适当减少反冲洗排放次数,试验条件下,采用四轮一排较为可行。相比三氯化铁,聚合铝更适合作为PVDF膜的混凝预处理药剂。

超滤膜与不同处理工艺组合处理湖泊水的中试研究

为解决水厂现有净水工艺不能适应水源水质恶化的现状,采用国产超滤膜分别处理水厂的炭后水(工艺1)、滤后水(工艺2)和沉后水(工艺3),将超滤膜和水厂现有工艺结合,形成深度处理系统,研究超滤膜组合工艺的处理效能及超滤膜的过滤性能。研究表明:工艺1、工艺2和工艺3对CODMn的平均去除率分别为52.86%、39.62%和34.59%;DOC的平均去除率分别为33.08%、23.60%和18.55%,UV254去除率分别为57.14%,39.66%和35.34%,藻类平均去除率分别为98.71%、97.84%和98.13%,3种工艺出水浊度均低于0.1 NTU,颗粒物粒径>2μm的颗粒物控制20个/mL以下。工艺1运行45 d跨膜压差上升6.59%,产水率为98.02%;工艺2膜前加氯0.65 mg/L时,水力冲洗后跨膜压差可有效恢复,稳定运行10 d跨膜压差上升2.91%,产水率为97.63%;工艺3运行20 d跨膜压差上升13.52%,其产水率为97.01%。

MBR动态曝气及其在膜污染控制中的应用研究

采用MBR处理石化废水,研究不同曝气方式对膜污染特征的影响。结果表明,当曝气强度分别为3.00、0.75、0.75-1.50和0.75-1.50-3.00 m^3/(m^2·h)时,MBR达到设定的最大跨膜压差20 kPa的时间分别为25.67、19.17、23.00、26.17 h,TMP的增长速率K分别由1.26、0.82、1.32、0.95 Pa/s增大到5.45、5.43、5.52、3.34 Pa/s,MBR总处理水量分别为33.88、25.30、30.36、34.54 L。MBR对COD、TOC和氨氮的平均去除率分别为79.30%、75.04%、64.94%。由此可知,动态曝气方式(0.75-1.50-3.00 m^3/(m^2·h))能够降低TMP增长速率,缓解膜污染,延长MBR运行时间,增加总处理水量。