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。

超滤工艺运行参数优化研究

针对超滤工艺处理中运河水的运行参数开展中试,优化过滤周期、膜通量、化学增强反洗加药量及清洗周期4个运行参数,考察不同运行条件对出水水质的影响及膜污染控制效果,从而确定超滤工艺稳定运行的参数。结果表明,超滤系统在60~80 LMH的膜通量、30~60 min的过滤周期能稳定运行;250~500 ppm的反洗加药量能保证不同进水条件下的清洗效果;清洗周期为7 d时超滤系统仍能稳定运行;运行参数调整对产水水质无显著影响。

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。

连续性肾脏替代治疗过程中跨膜压与体外循环凝血风险的关系研究

目的 探讨连续性肾脏替代治疗(CRRT)过程中跨膜压(TMP)变化与体外循环凝血的关系,确定凝血发生前TMP的预警值。方法 回顾性分析2019年1月-2021年8月在我院急诊重症监护室行CRRT治疗的50例患者共计473例次治疗的数据,根据其是否发生凝血分为未凝血组(n=398例次)和凝血组(n=75例次),包括患者的基本信息、CRRT前24 h内的血常规、凝血指标、血钙水平、治疗过程中的抗凝方式、血流速和TMP等。采用单界点P值最小法寻找TMP的最佳分界值,采用单因素和多因素Cox回归模型分析TMP与体外循环凝血的关系,同时运用寿命表法估计CRRT体外循环凝血风险的概率并绘制生存曲线。结果 在473例次CRRT治疗中,发生体外循环凝血75例次(15.9%),主要发生在治疗的第3~15 h。多因素Cox回归模型分析显示,下机前1 h的TMP是体外循环凝血风险的预测因素[HR=1.011,95%CI(1.007,1.015),P<0.001];以TMP 86 mmHg(1 mmHg≈0.133 kPa)为分界点再次拟合模型,下机前1 h TMP>86 mmHg是体外循环凝血风险的预测因素[HR=9.597,95%CI(5.166,17.829),P<0.001]。结论 TMP升高是CRRT体外循环凝血风险的预测因素。当肾脏替代治疗过程中TMP持续升高,尤其是升高至86 mmHg以上时,应警惕体外循环凝血的发生。

血液透析机不同排液方式的临床效果研究

目的不同排液理念和排液方式在透析器与血液净化管路内残存的液体量存在差异,本研究探讨血液透析患者治疗结束后不同排液方式对透析器与血液净化管路内残存的液体(废液)的排空效果,探索最佳安全有效的排液方式,以减少对环境的污染和感染的发生。方法选取200例维持性血液透析患者透析后的透析器与血液净化管路;实验组150例,选用以负压和正压(血泵)排液方式为代表的透析机厂商指导排液方法,分为3组,每组50例,分别使用100ml/min、200ml/min、300ml/min的血泵转速提供不同的正压。对照组50例选用以负压加重力排液方式为代表的透析机厂商指导的排液法;进行实验组与对照组排液过程中跨膜压、排液后透析器与血液净化管路废液残存重量、排液时间比较,实验组上述指标亦进行组间比较。结果与对照组相比,实验组较对照组排空时间短(泵速200ml/min:Z=6.598,P<0.001;泵速300ml/min:Z=10.920,P<0.001),排空后液体残存量低于对照组(泵速100ml/min:Z=8.202,P<0.001;泵速200ml/min:Z=8.888,P<0.001;泵速300ml/min:Z=7.894,P<0.001)。对照组排液过程中跨膜压(transmembrane pressure,TMP)均在厂家标注的透析器破膜安全值范围内,并且压力低于实验组(泵速100ml/min:Z=-3.965,P<0.001;泵速200ml/min:Z=-6.945,P<0.001;泵速300ml/min:Z=-9.498,P<0.001)。实验组组间比较,排液泵速300ml/min组跨膜压瞬时值会高于透析器制造商使用说明书的最大安全值500mmHg,有10%破膜的风险。排液血泵转速200ml/min时TMP均在安全范围内,且排液时间短于血泵转速100ml/min组,为最安全高效的排液泵速(1.48min比2.21min,Z=6.359,P<0.001)。结论以负压和正压(血泵)排液方式,排液泵速控制在不破膜的基础上排液时间及废液残存的量都优于以负压加重力排液式的透析机。

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。

给水处理全流程工艺超滤中试运行效果评价

建立了膜性能评价体系,包括实验室检测与现场中试两大部分。通过现场中试研究,考察超滤膜系统对水质的提升效果,探究给水工艺应用超滤膜技术的必要性,结合跨膜压差、膜污染成分分析以及超滤膜一般性能表征,分析超滤膜抗污染能力以及超滤膜长期运行的稳定性。研究结果表明,全流程工艺增加超滤单元可以进一步提升供水水质;膜孔径分布不均将导致跨膜压差增幅较大,抗污染能力较弱;超滤膜长期运行后,膜亲水性将有所降低,但膜机械强度变化不明显。

某火电厂反渗透系统污堵分析及清洗策略

某火电厂除盐水系统以地表水为水源,投运1 a后反渗透系统出力下降明显,仅用物理冲洗无法恢复。采用外观检查、水质理论计算及XRF、SEM分析等方法对膜元件进行系统检测,得知膜污染原因为微生物及无机盐结垢,结垢组分为硫酸盐、铝硅酸盐等难溶盐及水合金属氧化物。采用复配的酸性、碱性清洗药剂并以先酸洗后碱洗的化学清洗方式清洗后,反渗透系统进水压力降低17%,跨膜压差降低30%,系统出力基本恢复至污染前的水平,膜性能基本得到恢复。

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。

在线混凝—超滤—反渗透组合工艺处理MBR出水的中试研究

建立了以混凝—超滤—反渗透组合工艺处理MBR出水的研究设备。研究表明,该组合工艺具有分离有机污染物和脱盐效果,对TOC、电导率、CODMn、UV254、浊度、总碱度、总硬度的去除率分别达到93.95%、98.94%、90.69%、99.83%、93.41%、89.21%、97.94%。产水电导率≤10μS/cm,可满足部分行业的纯水使用要求。同时,在线投加7mg/LFeCl3和0.35mg/L聚丙烯酰胺(PAM)时,超滤对浊度、UV254、CODMn的去除率分别为82%、20.5%、32.2%,跨膜压差增长趋势减缓,膜污染速率降低,节约了清洗膜的药剂,延长了超滤膜使用寿命,对反渗透膜也具有保护作用。

一体式A/O-MBR处理校园生活污水中试研究

采用一体式A/O膜生物反应器(MBR)处理低浓度校园生活污水,着重考察了处理效果、膜污染规律和稳定运行的条件。结果表明,COD、氨氮平均去除率为92.54%、98.10%;系统临界膜通量保持在0.13～0.14 m3/(m2.d);反应器最优运行工况为第1阶段后期。

用超滤膜处理长江水

采用混凝-砂滤-超滤膜的联用工艺对长江原水进行了中试研究,结果表明,混凝-砂滤作为预处理能有效地去除大分子的有机物.5个月的试验中,膜压差增长缓慢,实现了长期稳定运行.出水的浊度、CODMn和DOC的平均值分别为0.068NTU,1.23mg/L和1.3mg/L.

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。

PVDF微滤膜处理黄浦江微污染水的研究

试验采用聚偏氟乙烯(PVDF)微滤膜处理黄浦江微污染原水,进膜水经预氯化、混凝沉淀进行前处理。试验考察了影响膜压差(TMP)变化的相关因素及工艺的净水效果。中试研究结果表明,在膜通量不变的条件下,膜反冲洗加氯量、进膜水的pH以及预处理过程对膜压差(TMP)的增长有较大的影响。该工艺可获得良好的出水水质,且在实现膜长期稳定运行的工况下,经药剂清洗后微滤膜具有很高的通量恢复。

基于在线混凝-超滤组合工艺的微污染地表水处理

以微污染地表水为原水,采用不同混凝剂投加量的3组流程和直接超滤工艺进行对比试验,考察了在线混凝-超滤组合工艺去除污染物的效果和膜污染情况。经过150h的连续运行,组合工艺出水浊度稳定在0.1NTU以下,CODMn平均去除率为33%,水质优于直接超滤工艺。试验中组合工艺较直接超滤工艺跨膜压差增长缓慢,膜污染经化学清洗后可基本去除,表明在线混凝可以延缓膜污染的进行。在试验中提高混凝剂投加量可以略微提高超滤效果,但综合考虑运行成本,混凝剂的最优投量为30mg/L。

动态膜生物反应器的运行稳定性及其影响因素研究

采用基于微网基材的动态膜生物反应器处理生活污水，考察了其运行稳定性以及曝气方式、微网表面水力条件、水力负荷、混合液性质等对运行稳定性的影响。研究表明，侧方曝气比下方曝气更有利于动态膜的稳定运行；动态膜存在一个临界通量，在低于临界值的次临界通量下运行时，动态膜的过滤压差变化平稳；污泥浓度为5、10、15g／L时临界通量范围分别为（120—160）、（80～120）、（60～80）L／（m2·h）；微网表面的错流流速越高、水力负荷越低，则动态膜过滤压差的增幅越缓慢；非正常运行状态（如污泥解体、丝状菌污泥膨胀）会对动态膜的运行产生不利影响。

一体式膜生物反应器处理城市生活污水

采用处理量为0.08m3/h的一体式膜生物反应器处理城市生活污水。实验结果表明:0.073MPa的操作压力下,膜通量能维持在0.02m3/(m2·h)这一较高的水平,且此时的最佳曝气量为150L/min。实验出水水质稳定且优于生活杂用水回用标准,可直接回用。

陶瓷微滤膜处理钛白生产废水研究

对陶瓷微滤膜处理钛白生产废水过程中工艺参数对膜性能的影响进行考察，获得了适宜的工艺条件：膜孔径为１．０μｍ，操作压力在０．２０ＭＰａ左右，错流速率２～５ｍ／ｓ、操作温度视工厂余热情况确定，适于在２０～５０℃，浓缩可以在膜通量维持基本不变的情况下在一定浓度范围内进行，同时确定了选择合适的操作压力的简便方法，起到了节省实验材料和时间的作用。

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。

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。