短流程浸没式超滤膜工艺的膜污染控制研究
浸没式超滤系统膜池液位和产水流量自动控制系统的改进
浸没式超滤系统膜池液位和产水流量自动控制系统的改进摘要:浸没式超滤系统,由于流量测量不稳定和一台补水泵供给多个膜池等原因,浸没式超滤系统膜池液位和产水流量自动控制系统的控制精度差、响应时间长。
通过新控制方案大幅度提高了浸没式超滤系统膜池液位和产水流量自动控制系统的调节品质。
关键词:浸没式超滤膜池液位产水流量控制系统前言浸没式超滤系统主要包括:补水泵、膜池、超滤膜组件、产水泵、水反洗泵、气反洗泵。
浸没式超滤运行工艺包括:产水阶段、维护性清洗阶段和恢复性清洗阶段。
目前,浸没式超滤主要通过产水泵频率来控制产水流量,补水泵频率来控制膜池液位。
1 膜池液位和产水流量自动控制系统存在的问题目前,一般水处理系统会配置多套(≥3套)浸没式超滤系统,每套配置一台产水泵控制产水流量,但是补水泵不会每套浸没式超滤系统配置一台,基本采用母管制进行补水来控制膜池液位。
本次研究就是针对这一配置结构,来开发稳定、工艺简单的浸没式超滤系统产水流量和膜池液位自动控制系统。
在浸没式超滤系统产水流量和膜池液位的自动控制上存在如下几个问题:1.1.膜池液位不稳定,易出触发浸没式超滤系统液位低保护在多套浸没式超滤系统同时运行,补水泵需要同时供给多套超滤系统,各套超滤系统膜池液位不可能相同。
经常出现一台超滤膜池液位过高,需要降低补水泵频率,而另一台超滤膜池液位低需要增加补水泵频率的现象。
两套膜池液位自动控制系统的相互耦合作用,导致液位调节品质不佳。
由于超滤膜池液位为防止溢流,设有液位高保护并且保护等级高于液位低保护,所以经常会出现液位低的情况。
即使可以通过,超滤膜池入口门进行解耦控制,但是会导致超滤膜池液位处于区间控制,无法稳定液位。
1.1.补水泵启停频繁,导致故障时常发生,影响补水泵设备寿命膜池液位采用区间控制,例如:液位高于H值时,停运;液位低于L值时,启动。
这样就会导致补水泵由于液位的变化频繁启停,会出现补水3min,停运30s,再补水3min,这种循环反复的情况。
超滤过程膜污染控制技术研究进展
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包 括 膜 材 及 孔径 的 选 择 、 组 件 的设 计 、 料 的 预处 理 、 过 程 的强 化 皿膜 的 清 洗 等 技术 。 指 出 开 发 新 型 实 用 的耐 再 染 膜 和 能 膜 原 膜
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Ab t a t Me h ns n a o  ̄ fcos t a fe tc nc nrto oa iain a d me rn fl r i alaitaJ n sr c : c a ims a d v r u a lt ta c o e tain p lrz to i h n mb a e o i n l z l t o l r " ds u s d e m oo isfr me rne faig p e e t n a d c nrl n hd g te ee t n f me rn tras a d ic s e T c l lge o mb a o n rv n o a o to ic i h slci o mb a e mae i n l i n o l o ed a tr te d sg fmo ls.he p e e t n ffe so k, e no cn fme rne p o es at h l a ig 0 p r imeesth e in o due t r t ame t o e d tc te rifr ig 0 mb a r c s t t e ce n n f r h d m ̄ rnewe ̄ rve d.tw; one u h tn v la d p a t a a t fuig me rn mae il a t—o ln mo ue t mb & i e iwe I q p itd o tta o e n rc c n i o l , . s il — n mb a e tras.n ifui g d lswi h rw e e ̄  ̄ n L l n a d ln e ie let p mt3 c nr lo p r t n hg — f ce c n l e ce n n to s a d e 0 o nr o SI J n o g s  ̄' i o r l1 o to o ea o s. ih ef in y 0 —i la i g me d mp o c f i / f i i n h n c一 n mi n o v  ̄ n f- n la i to sn e e t frh rd ∞  ̄ ca d c n eSe to f e ve  ̄ n me d e d d o b u te e i g h K e r s: at f[a in;c n e laJn p lrz to n y wo d l  ̄ i t to a r o c nr o oa a in: m n o i ;c nto; ce i t i e fa n l g o rl la ng n
浸没式超滤膜运行中膜污染控制方法试验研究
第25卷第6期2009年12月 哈尔滨商业大学学报(自然科学版)J ourna l of Ha rb i n Un i ver sity of C omm erce (Na tura l Sc i ences Ed it ion )Vol .25No.6Dec .2009收稿日期基金项目国家水体污染控制与治理科技重大专项基金(ZX ,ZX 5)作者简介孙丽华(),女,助理研究员,研究方向膜法水处理技术李圭白(3),男,院士,研究方向水处理浸没式超滤膜运行中膜污染控制方法试验研究孙丽华1,2,李 星1,杨艳玲1,孙文鹏1,李圭白2(1.北京工业大学建筑工程学院,北京100022;2.哈尔滨工业大学市政环境工程学院,哈尔滨150090)摘 要:进行中试试验研究浸没式膜处理地表水的膜污染控制方法,通过考察运行压力的变化,确定曝气、反冲洗、排污、化学清洗等运行操作条件对膜污染控制的效果.试验结果表明,曝气强度过高或过低均会使膜运行压力增长较快,试验中合适的曝气强度为45m 3/(m 2h);气水同时反洗较单独水力反洗的膜运行压力恢复效果好,水力反洗强度存在最优值60L /(m 2h );浓差极化和膜孔吸附造成的阻力占膜阻力的绝大部分,必须定期对浸没式膜进行反洗排污;碱洗(NaOH +NaC l O )对膜运行压力恢复效果好,水中有机物污染是造成膜污染的主要原因.关键词:浸没式超滤膜;膜污染;曝气;反冲洗;排污;化学清洗中图分类号:T Q028.8 文献标识码:A 文章编号:1672-0946(2009)06-0664-05Study of m em brane fouli n g con trol m ethod s to imm er s ed u ltraf iltra t ion opera t ionS UN L i 2hua1,2,L I Xing 1,Y ANG Y an 2ling 1,S UN W en 2peng 1,L I Gui 2bai2(1.Scho ol of Architecture &C ivil Engi neering,Be iji ng Uni ve rsit y of Technol og y,Be ijing 100022,China;2.School of Munici pal &Environ ment a l Engineering,Ha rbin Institut e of T echn ol og y,Harbin 150090,China )Abstrac t:The contr ol me thods of m e m br ane f ouling t o i mm ersed ultrafiltrati on used t o trea t surface wa ter is inve stigated by pilot study .The effect of r unning and operation conditionssuch as aeration,backwashing,se wage discharge and che m ica l cleaning t o contr ol m e m brane fouling are r evie wed by the change of running pressure .The results show that t oo high or t oo lo w ae r a tion intensity could m ake the m e m brane running p r e ssure increa se rapidly .The ap 2pr opriate aerati on intensity is 45m 3/(m 2h)in the expe ri m ent .Back washing with ae r a tion and water at the sa m e ti m e could m ake the r unning pressure r ecover better than with wate r a 2l one .And the water backwashing intensity ha sopti m um value is 60L /(m 2h ).The r e sist 2ance r e sulted fro m polarization and m e m br ane apertur e adsorpti on is a m aj ority of m e m brane resistance .And i mm ersed membrane need backwashing and se wage discharging r egula rly .Che m ical c leaning with alka li (Na OH +NaCl O )could m ake the running pressure recover successful .A nd the organis m s in water are the m ain reason of m e m brane f ouling .Key wor ds:i m m ersed U F;m e m brane f ouling;aerati on;backwa shing;se wage discharging;che m ical cleaning Shannon 等人指出[1],目前全球有一半以上饮用水源不合格,有26亿人缺乏安全的饮用水卫生措施,并提出膜技术是解决饮用水安全的有效途径.目前,我国已能大量生产质优价兼的超滤膜和:2009-04-12.:200807421-002200807422-00.:1978-:.191-:.微滤膜.以超滤膜为核心的组合工艺将是我国饮用水处理工艺的一个新的技术改造方向[2].其中,浸没式超滤膜具有低能耗、有较高的回收率、占地面积小、运用灵活等优点,在水处理领域受到越来越多的关注.浸没式超滤膜运行过程中的膜污染控制方法是膜技术应用研究的重点,但主要集中在膜生物反应器的研究上.有研究表明,在膜生物器的运行过程中,强化曝气可以减轻膜污染[3];反冲洗是保持恒定膜通量,维持膜系统长期稳定运行的有效措施[4];膜外部阻力是膜阻力的主要组成部分,设法减轻滤饼层或凝胶层的沉积是减轻膜污染的重要手段[5].因此,可以通过优化运行操作条件,减轻膜运行过程中的污染物沉积以及膜污染.本文以浸没式超滤膜处理地表水为研究对象,重点考察超滤膜组件的运行操作条件,即曝气、反冲洗、排污以及化学清洗对膜运行压力变化或恢复效果的影响,从而对浸没式超滤膜处理地表水的运行方式及运行参数进行优化.1 试验装置与试验方法1.1 试验装置与流程试验装置如图1所示,该装置处理能力为5.0 m3/h.原水经潜水泵抽取后进入原水箱,经原水泵提升后进入反应器,反应器内的水位通过液位控制器控制,反应器中放置浸没式超滤膜组件,膜组件底部采用穿孔管鼓风曝气,膜出水由抽吸泵负压抽吸,并定期以膜出水对膜组件进行反冲洗.1—原水箱;2—原水泵;3、11、13—液体流量计;4—浸没式膜;5—反应器;6—气体流量计;7—气体压力表;8—鼓风机;9—真空压力表;10—抽吸泵;12—反洗压力表;14—反洗水泵;15—清水箱图1 试验装置流程图 该装置运行采用可编程程序控制器(PLC)控制,通过变频器调整膜运行参数;运行中的膜产水流量由液体管道流量计测定,膜运行压力由真空压力表测定;运行过程中,膜通量保持恒定(恒为20L/(m2h)),膜污染状况用膜运行压力的大小来间接表示.1.2 膜组件工艺参数试验用膜为国产外压式中空纤维超滤膜,每个膜组件安装3帘膜,膜组件主要工艺参数如表1所示.1.3 试验原水水质特点试验原水为受一定程度生活污水污染的河道水,其水质特点如表2所示.表1 浸没式膜组件主要工艺参数参数名称超滤膜类型中空纤维膜材质P VC合金温度/℃5~38pH值2~13截留分子质量/u100000膜内径/m m 1.00膜外径/m m 1.66单帘膜面积/m28.03推荐工作压力/M Pa0.01~0.06膜丝有效长度/m m1360表2 原水主要水质指标水质参数单位水质指标值浊度65~值—~5温度℃5~OD M L3~6566第6期 孙丽华,等:浸没式超滤膜运行中膜污染控制方法试验研究n t u.020.9pH8.048.48.20.0Cnmg/.82.972 试验结果与讨论2.1 曝气的效能在浸没式超滤膜运行过程中,利用曝气产生的水流紊动可以阻止膜表面滤饼层的形成,使运行压力在一定时间内保持稳定.图2、3所示为曝气时间和曝气强度对膜运行压力的影响.图2所示为在曝前运行压力相当的条件下,改变曝气强度和曝气时间,膜运行压力的变化情况.由结果可以发现,当曝气强度为15、30m 3/(m 2h)时,膜曝后运行压力降低缓慢,曝气5m in 后才趋于稳定;当曝气强度增加至45、60m 3/(m 2h )时,曝后运行压力快速下降,曝气1m in 后即降到最低水平,并且较高的曝气强度并不能使运行压力进一步降低.这与提高错流速度可以防止滤饼层在膜面的沉积以减缓膜污染进程的试验结论[6-7]是一致的.图2 曝气强度及曝气时间对膜运行压力的影响图3 膜运行压力随不同曝气强度的变化情况图3所示为曝气间隔为3,曝气时间为3,曝气强度不同时,膜运行压力在过滤时间内的变化情况结果表明,在不同的曝气强度条件下,随过滤时间的延长,膜运行压力的增长程度不同.在曝气强度分别为15、30、45、60m 3/(m 2h)时,运行压力在24h 内分别增长46.0%、23.8%、10.3%、37.9%.由结果可以发现,对于较高或较低的曝气强度,膜运行压力均呈现增长速度较快的现象,试验中合适的曝气强度为45m 3/(m 2h).分析其原因为:曝气强度较低时,由气泡扰动所引起的水力剪切作用不能有效防止大量污泥絮体在膜面的沉积,膜过滤阻力是以滤饼层阻力为主;当曝气强度过高时,污泥絮体被强大的剪切力所破碎,细小污泥颗粒和胶体类物质增多,这些物质更容易引起膜孔的吸附和堵塞,从而使运行压力升高.2.2 反冲洗的效能2.2.1 反洗方式的影响试验过程中对比了单独水力反冲洗和气水同时反冲洗对膜运行压力的恢复效果,结果如图4所示.其中,单独水力反冲洗是指清洗水经过与产水相反的方向,由膜丝内部向膜丝外部流动的反冲洗;气水同时反冲洗是指清洗水由膜丝内部向膜丝外部流动进行反冲洗的同时,在膜丝的外表面进行曝气.图4 不同反冲洗方式对膜运行压力的影响结果表明,在反洗前运行压力相当的条件下,气水同时反洗的效果明显优于单独水反洗的效果,气水反洗时运行压力下降28.6%,单独水反洗时压力下降21.7%;并且,两种反洗方式进行5m in 后,膜运行压力均降到最低值并达到稳定.气水同时反洗是利用气体在组件内膜丝之间的爆破形成的震荡,使附着在膜表面的污染物质得以脱落,并被冲洗水带走,从而达到改善单独水力反冲洗效果的目的.2.2.2 水力反洗强度的影响为了达到最优的反洗效果,并节约反洗用水量,试验中改变气水反洗时的水力反冲洗强度,考察其对膜运行压力恢复效果的影响,结果如图5所示666哈尔滨商业大学学报(自然科学版) 第25卷0m in m in 24h ..图5 不同水力反冲洗强度对膜运行压力的影响 由图5可以发现,水力反洗强度由15L /(m 2h)增至60L /(m 2h),运行压力下降率由17.0%提高至18.6%;反洗强度增至100L /(m 2h )时,压力下降率降至13.8%.这说明一定范围内增加反洗强度会提高反洗效果,但是反洗强度继续增加反而会导致反洗效果变差.试验中合适的水力反洗强度为60L /(m 2h ).分析其原因为:水力反洗的作用是将污染物从膜孔内脱落,并将其带到膜外表面得以去除.当水力反洗强度过低时,不能使膜孔内吸附的污染物完全脱落,使反洗效果不理想;反洗强度过高时,膜孔内的污染物会被水流剪切力所破碎,形成的细小颗粒更容易被膜孔紧密吸附不易脱落,从而使反洗效果变差.2.3 排污的效能研究膜过滤阻力上升机理[8],可以将膜过滤阻力分为膜构造阻力、不可逆污染造成的阻力、滤饼层阻力、浓差极化阻力和吸附阻力;其中,膜构造阻力恒定,不可逆污染造成的阻力在短期内可忽略不计[9].在浸没式超滤膜处理地表原水试验中,很难单独将滤饼层阻力、浓差极化阻力以及吸附阻力单独测出.本试验定义浓差极化阻力为反应器内换水前后膜运行压力的降低部分;滤饼层阻力为曝气前后运行压力下降部分;膜孔吸附阻力则是指反冲洗前后压力下降部分.试验所得结果如图6和表3所示.表3 膜过滤阻力分布情况组成部分所占百分比/%浓差极化造成的阻力41.7滤饼层造成的阻力6膜孔吸附阻塞造成的阻力6总计图6 不同操作方式后膜运行压力变化情况结果表明:反洗前后压差为0.006MPa,反洗排污前运行压力为0.0295MPa,反洗排污后运行压力为0.0235MPa;其中由浓差极化造成的阻力占总阻力的41.7%,由滤饼层造成的阻力占16.7%,由膜孔吸附阻塞造成的阻力占41.6%.由此可见,反应器中浓缩液浓差极化造成的阻力和膜孔吸附阻塞造成的阻力占总阻力的绝大部分,必须定期对膜组件进行反洗排污.2.4 化学清洗的效能图7所示为较长运行时间时,膜运行压力的增长情况.结果表明,在每个反洗周期内,由于浓差极化现象和膜孔堵塞程度的增加,运行压力会升高,经气水同时反洗后,运行压力会得到很大程度的降低;但是,由于膜污染的存在,膜反洗后运行压力还是呈现上升的趋势.说明定时的气水反冲洗不能彻底消除长期运行时产生的膜污染,需要定期对膜进行化学清洗.图7 长期运行时膜运行压力的变化情况根据图7所示的结果,当膜运行约3个月后,经过气水反洗后的运行压力由膜刚使用时的3M 升高至5M 此时,单独的物理清洗已不能使运行压力大幅度降低,必须对膜进行化学清洗有研究结果表明[],合理的化学清洗顺序766第6期 孙丽华,等:浸没式超滤膜运行中膜污染控制方法试验研究1.741.1000.01Pa 0.00Pa ..10为:气水反洗、碱洗、酸洗[11].本试验的化学清洗步骤为:膜经过气水反洗后,在反应器中注满0.12%NaCl O 和1%Na OH 溶液,曝气3h,浸泡12h 后,排掉清洗液,向反应器中注满清水,曝气30m in,反洗2h;然后,在反应器中注满2%柠檬酸溶液,采取与碱洗相同的清洗步骤.化学清洗效果如图8所示.结果表明,碱洗后,膜运行压力由0.050MPa 降至0.0155MPa;进一步酸洗后,膜运行压力仍为0.0155MPa .可见碱洗可使膜运行压力显著降低,酸洗对膜运行压力变化不明显.图8 化学清洗效果试验过程中对化学清洗前后混合液中的有机物含量进行检测.结果表明,在碱洗前,反应器中混合液COD M n 值为 5.04m g/L,碱液曝气3h 后CO D Mn 值为17.88m g/L ,碱液浸泡12h 后COD M n 值为25.16m g/L,碱洗前后,水中有机物(COD M n 值)增加4倍左右.这说明试验过程中,水中有机物污染是造成膜污染的主要原因.3 结 论1)浸没式超滤膜运行过程中,曝气强度存在最优值;较高或较低的曝气强度,均会使膜运行压力呈现增长速度较快的现象,试验中适宜的曝气强度为45m 3/(m 2h); 2)气水同时反冲洗较单独水力反洗对膜运行压力的恢复效果好;水力反洗强度存在最优值,水力反洗强度过高或过低时运行压力恢复率会变差,试验中合适的水力反洗强度为60L /(m 2h);3)反应器中浓缩液浓差极化造成的阻力和膜孔内吸附堵塞造成的阻力分别占总阻力的41.7%和41.6%,必须定期对浸没式膜进行反洗排污;4)化学清洗效果表明,碱洗(Na OH +NaCl O )对膜运行压力恢复效果好,水中有机物污染是造成膜污染的主要原因.参考文献:[1] SHANNON M A,BOHN PW ,M.EL I M E L ECH,et a l .Scienceand technol ogy f o rwater pu rifi cation i n t he com ing decades[J 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超滤膜在水处理中的污染及其控制措施
超滤膜在水处理中的污染及其控制措施关键词:超滤膜膜污染污染机理一、前言膜滤技术在水处理工艺中应用得到飞速发展,它能有效地分离去除水中的微生物、细菌、无机颗粒和有机物质等,并且具有处理水质稳定高效、占地面积小、节省药剂投加量、易于实现自动化操作等优点。
但由于膜表面极易污染堵塞,造成膜通量减少,只有通过增加反冲洗频繁,保证制水能力,导致膜的使用寿命大大缩短,从而增加了运行和经营成本。
膜过滤工艺的最终目标是要实现最低能耗下的高膜通量,现以陕西陕焦化工有限公司(下称陕焦)脱盐水站程控超滤的运行状况为基础分析如何控制膜污染速度。
二、膜污染过程机理掌握膜污染的机理是膜滤技术的关键,影响膜污染的最主要的因素是处理溶液中粒子与膜材料的互相作用,广义的膜污染不仅包括由于堵塞引起的污染,不可逆的吸附污染,而且包括由于浓差极化形成的凝胶层的可逆污染。
在水处理中比超滤膜孔径大的溶解性有机物是构成膜污染的主要成分,产生的膜阻力超过总膜阻力的50%,整个膜污染过程分为三个阶段:第一阶段是随着生物聚合物浓度的不断提高,可供使用的活性孔数量越来越少;第二阶段是迁移性生物聚合物沉积在孔内吸附的生物聚合物上,从而形成膜污染。
第三阶段,越来越多的迁移性生物聚合物聚集在膜表面,形成凝胶层和泥饼层。
随着生物聚合物浓度的变化,膜污染阶段可以合并变成两个阶段或阶段之间可相互转换。
三、膜污染的影响因素影响膜污染的因素主要有:膜结构及特性、膜使用条件、原水水质。
1.膜结构及特性膜结构及特性对控制膜污染十分重要。
在超滤过程中,膜、溶质和溶剂之间的相互作用受到膜材质、膜孔结构、膜的憎水性、膜表面电荷、膜的表面粗糙度等因素的影响,同时膜表面特性对于细菌的生存也起着重要作用。
当膜孔与粒子或溶质的尺寸相近时,极易产生堵塞作用,而当膜孔小于粒子或溶质的尺寸时,由于横切流作用,它们在膜表面很难停留聚集,不易堵孔。
膜孔径分布或分割分子量敏锐性,也对膜污染产生重大影响。
超滤技术中膜污染的控制研究
超滤技术中膜污染的控制研究超滤技术是一种利用微孔膜过滤的分离技术,被广泛应用于饮用水处理、废水处理、食品加工、药物制备等领域。
在超滤过程中,随着膜孔的不断被污染,膜通量逐渐下降,膜阻力增加,最终导致膜的失效。
膜污染成为制约超滤技术应用的主要问题之一。
本文主要探讨超滤技术中膜污染的控制研究,旨在为超滤技术的应用提供参考和指导。
一、膜污染的类型膜污染是指在膜分离过程中,由于悬浮物、胶体、无机盐、有机物等杂质在膜表面或孔隙中沉积、吸附、结垢、胶结等构成的膜表面或孔隙部位的物质堵塞,导致膜通量下降、透过率降低的现象。
根据污染物在膜表面附着的方式,膜污染可以分为物理性污染、化学性污染和生物性污染三种类型。
1. 物理性污染物理性污染主要包括颗粒物的截卡和沉积、气泡的附着和悬浮物的覆盖等。
这些污染物使得膜孔阻塞、膜表面粗糙、膜孔径减小,从而导致膜通量下降。
化学性污染主要包括有机物和无机盐的结垢、胶结、凝聚等。
有机物和无机盐在膜表面或孔隙中沉积形成结垢,使得膜孔阻塞,降低膜的通透性。
生物性污染主要是微生物在膜表面或孔隙中产生生物膜,形成生物覆盖层,这些生物膜不仅增加了膜的阻力,还影响了膜的分离效果。
二、膜污染的控制方法针对不同类型的膜污染,可以采取不同的控制方法,包括物理清洗、化学清洗、生物防控等,下面将对各种方法进行详细介绍。
物理清洗是利用物理力学的方法去除膜表面和孔隙中的污染物,主要包括气泡喷洗、超声波清洗、高压水冲洗等。
这些方法能够有效地清除膜表面和孔隙中的颗粒物、气泡等物理性污染,恢复膜的通透性。
2. 化学清洗3. 生物防控生物防控是通过改变超滤工艺操作参数,抑制污染物在膜表面或孔隙中的附着和生长,减轻膜的生物性污染。
包括优化进料水质、调整进料水的PH值、加入抗生素等措施。
除了以上几种常见的膜污染控制方法外,还可以根据实际情况采取一些特殊的控制措施,比如改变超滤工艺参数、提高超滤流速、增加反冲洗频率等。
超滤处理高藻水过程中膜污染特性及控制研究共3篇
超滤处理高藻水过程中膜污染特性及控制研究共3篇超滤处理高藻水过程中膜污染特性及控制研究1超滤处理高藻水过程中膜污染特性及控制研究随着工业化和城市化的不断加快,水资源的供需矛盾不断加剧。
同时,水质也面临着日益严峻的挑战,其中藻类水华污染也不容忽视。
藻类水华是指水中藻类数量异常增加,形成一定密度的藻类生物群落的现象。
藻类会利用水中营养物质大量繁殖,使得水质急剧下降,造成环境污染、水生态系统的破坏,甚至对人体健康构成一定威胁。
针对藻类水华的处理方法很多,其中超滤是目前较为常见的一种处理方式。
超滤是一种压力驱动的膜分离技术,其微孔膜可以去除水中的悬浮物、胶体物质、大分子有机物和微生物等颗粒,同时保留水中的小分子有机物、无机盐等。
超滤的好处在于能够高效、快速地去除水中的污染物,同时使水质稳定,桥接了传统物理化学处理和后续的生物处理两个阶段,为水源净化提供了一条新的途径。
然而,超滤处理藻类水华也存在一些膜污染问题,主要表现为:1. 挂膜污染:藻类水华中含有大量的胶体质,粘附在膜上,导致膜孔阻塞,降低了膜通量和水处理效率。
2. 膜污染:当水中有较高的有机物和微生物时,容易滋生膜污染物质,使膜表面出现结垢,破坏膜分离效果。
3. 段污染:由于膜孔小,水通量低,容易在膜表面形成局部的水流沉积,导致局部压力过高,甚至发生膜猝发。
因此,膜污染是超滤处理藻类水华的关键问题之一。
为了更好地控制膜污染,可以从以下几个方面入手:1. 操作条件优化:包括温度、pH值、清洗剂种类和清洗时间等,从而减少反冲洗的次数和强度。
2. 先进的预处理措施:如氧化法、Fenton法、超声波等先进氧化技术(AOP)处理前进行预先处理,能够使膜污染物质变为容易分离的物质。
3. 对膜材料的优化:采用新型的膜材料,如纳米氧化锆膜(ZrO2),膜孔径比常规膜小,能够更有效地去除藻类水华中的胶体物质。
4. 膜回收:采用污染物的物理、化学、生物修复等方法,使膜恢复原来的性能。
短流程浸没式超滤膜工艺的膜污染控制研究
图 1 工艺流程
根据达 西 定 律, 在 恒 流 过 滤 模 式 下, 跨 膜 压 差 ( TMP) 的变化可以反映膜过滤阻力的变化情况,跨膜 压差可以直观显示膜污染的程度。 因此,通过考察跨 膜压差的变化,探求混凝剂投加量、膜通量、排空周期 及膜清洗等操作条件的变化对膜污染的影响。
收稿日期:2015 05 13 基金项目:2013 年石家庄市科学技术研究与发展计划项目 (131240213A) ;2014 年 河 北 省 建 工 新 产 品 试 制 费 计 划 项 目 (2014-121) 。 作者简介:张小燕(1985—) ,女,山东济南人,讲师,主要从事 水资源开发利用及水污染控制研究工作。 E⁃mail: yan_850404@ 163.com
图 5 不同排污周期跨膜压差的变化
2.4 膜清洗对膜污染的影响 随着超滤过程的进行,膜堵塞日益加重,TMP 逐
渐增大,若要 恢 复 正 常 膜 通 量, 必 须 定 期 对 膜 进 行 清 洗,本试验中对膜采取的清洗方式有物理性清洗、维护 性清洗及恢复性清洗。 2.4.1 物理性清洗
一个完整的物理性清洗过程包括气冲与气水联合 反冲,每次清洗先气冲 30 s,再气水反洗 60 s。 清洗周期 为 60 min / 次。 清洗后膜通量得到很大程度的恢复,但 是随着过滤时间的延长,物理性清洗后膜通量的恢复效 果逐渐变差,因此除了对滤膜进行物理性清洗外,还应
浸没式超滤膜工艺
浸没式超滤膜工艺
浸没式超滤膜工艺是一种常用于水处理、废水处理和其他液态分离过程中的技术。
它通过在膜表面形成物理屏障,可以有效地去除微小的悬浮物、细菌、病毒和有机物质,从而得到清澈透明的水。
在浸没式超滤膜工艺中,膜被完全浸泡在待处理的水中,水通过膜孔进入膜内,而杂质被截留在膜表面。
与传统的过滤方法相比,浸没式超滤膜工艺具有更高的处理效率和更好的过滤效果。
其工艺流程简单,操作方便,适用于各种规模的水处理系统。
浸没式超滤膜工艺的关键是超滤膜的选择和设计。
超滤膜通常由聚合物材料制成,具有微孔大小的孔隙结构,可以选择不同孔径的膜来适应不同的处理需求。
此外,膜的表面处理也影响着过滤效果,常见的表面处理包括亲水性处理和抗污染处理。
在实际应用中,浸没式超滤膜工艺可以应用于饮用水处理、工业废水处理、海水淡化等领域。
在饮用水处理中,浸没式超滤膜可以有效去除水中的有害物质,确保水质符合卫生标准。
在工业废水处理中,浸没式超滤膜可以实现水的回收再利用,减少污染物的排放。
在海水淡化领域,浸没式超滤膜可以实现高效的淡化过程,提供可靠的淡水资源。
总的来说,浸没式超滤膜工艺作为一种高效、可靠的水处理技术,已经被广泛应用于各个领域。
随着技术的不断进步和创新,相信浸
没式超滤膜工艺将在未来发挥更加重要的作用,为人类提供清洁的水资源,促进可持续发展。
造成浸没式超滤膜污染的因素分析
造成浸没式超滤膜污染的因素分析超滤是以压力为驱动将水质进行净化的技术,是重要的膜分离技术之一。
通过超滤技术处理过的水质较好,可超过现代饮用水标准对浊度、杆菌以及病毒的要求,因此,超滤技术成为当今水处理领域的研究热点。
低压膜过滤技术已得到全世界范围的广泛认可,其在水处理领域的应用具有巨大的潜力。
运行条件对于实际的膜过滤系统非常重要,适合的操作参数可以很好地控制膜污染。
提高整个膜系统的过滤性能和膜的寿命。
对于长期运行的膜过程,膜运行条件的选择十分重要,应尽量减少膜污染,从而使膜系统在较长的时间内保持稳定运行。
通过中试试验,系统考察运行条件对浸没式超滤膜过滤过程中膜污染的影响,以优化膜系统的运行条件。
1 材料与方法1.1 原水水质试验用原水取自苏州内河的一条支流,由于受生活污水影响,该原水受到一定污染。
1.2 试验材料与装置聚氯乙烯(PVC)超滤膜的主要参数:类型为中空纤维,过滤方式为外压,截留相对分子质量100,接触角67°,内径0.85m m,外径1.45mm。
该试验中浸没式超滤膜的中试装置主要由进水系统、预吸附池、混凝反应池、污泥回流系统、平流沉淀池和浸没式超滤膜系统构成。
浸没式超滤膜系统中设有曝气、反洗及自控装置,可实现气洗和水洗的自动控制,膜池进水为原水或沉淀池出水,出水方式为泵抽吸,通过设置在浸没式超滤膜组件出水管上的真空压力表检测跨膜压力。
该装置的设计处理水量为5m3/h,混凝反应池分为4格,可以调节混凝时间,平流沉淀池水力停留时间约1.5h。
浸没式超滤膜池的尺寸为170c m×100c m×180cm,按照长度方向平均分为5格。
浸没式PVC中空纤维超滤膜的帘式膜组件垂直装于膜池内,膜丝有效长度1.36m,单帘膜面积约8.03m2,一个膜组件中装有3帘膜,膜面积约为24.1m2。
1.3 运行条件运行条件包括曝气、过滤方式、混凝预处理及反冲洗,分别考察了间歇曝气、间歇过滤、间歇过滤间歇曝气和混凝等在短期或长期膜过滤过程中对浸没超滤膜污染的影响。
超滤技术处理过程中的膜污染及减缓技术概述
超滤技术处理过程中的膜污染及减缓技术概述******************摘要:超滤技术是一种基于物理筛选和微滤原理的膜分离技术,它利用膜两侧的压差去除水中的杂质,从而实现大小物质的分离。
它具有处理效果好、分离效率高、微生物安全性高、压力要求低、节能环保、易于自动化控制等优点。
世界上第一座超滤膜水厂建成后,超滤技术在世界各地得到了迅速发展。
我国对超滤技术的研究起步较晚,但近年来发展迅速。
目前已广泛应用于饮用水处理、高级污水处理、含油废水处理和海水淡化。
超滤技术已在杭州、北京、天津、无锡、甘肃、内蒙古等全国各地的水处理厂得到应用。
超滤膜作为超滤技术的核心部分,其孔径一般为1~100nm,通常属于不对称膜,分为功能层和支撑层两部分,分别起截留和支撑作用。
在超滤工艺的应用中,存在着小分子物质去除效率低、超滤膜污染等问题。
超滤膜污染后,处理效果变差,处理效率降低,出水水质达不到标准。
此外,影响膜污染的因素很多,包括进水水质、污染物类型、膜的结构和性能,因此膜污染已成为制约超滤技术进一步广泛应用的主要问题。
本文综述了国内外膜污染的原因、超滤膜污染的污染物及主要控制措施,以期为超滤技术的进一步发展提供重要依据。
关键词:超滤技术处理;膜污染;减缓技术1 超滤膜污染原因超滤膜污染的原因非常复杂,涉及水中杂质、水本身和超滤膜之间的交叉作用。
采用超滤技术进行水处理时,基于物理和机械筛选原理的超滤膜将粒径大于膜孔径的大分子杂质截留在入口侧的膜表面,形成滤饼层,降低膜通量。
当膜表面周围区域杂质含量过高时,也会发生浓差极化,使处理效果变差。
当杂质的粒径接近或小于膜孔径时,一些杂质会吸附在膜孔中,导致膜孔堵塞,降低处理效率。
根据物理方法能否去除污染物,膜污染可分为可逆污染和不可逆污染。
一些学者还将膜污染分为三类:可去除污染、不可去除污染和不可逆污染。
这种分类方法认为,任何方法都无法消除不可逆污染。
超滤技术的运行方式和条件也会影响膜污染。
超滤膜污染控制技术研究进展_1
超滤膜污染控制技术研究进展发布时间:2023-01-15T07:15:08.786Z 来源:《中国教工》2022年16期作者:刘永倩司秀荣[导读] 随着社会的发展和科技的进步,超滤膜被广泛应用于工业环境中刘永倩司秀荣北华航天工业学院建筑工程学院,河北省廊坊市,065000摘要:随着社会的发展和科技的进步,超滤膜被广泛应用于工业环境中,如过滤工业污水、分离饮用水、部分产品的分离与浓缩等,过滤主要依靠物理作用,并且它的效率和质量得到显著提高,是绿色发展理念下比较有优势的产品。
然而,最令商家和制造商困扰的是超滤膜污染问题的解决。
因此,为了了解目前已有的超滤膜控污技术,以及各种技术的优缺点,本篇综述将重点论述超滤膜污染控制技术的研究进展以及每种技术的应用前景。
关键词:超滤膜污染;控污技术;研究现状;发展前景一、引言超滤膜作为一种安全、便捷、高效的分离工具,在水体净化和污染物处理方面得到了长足发展和广泛应用[1,2]。
虽然得到长足发展和广泛应用,但是其在使用过程中易发生很多问题,如不可逆污堵、断丝、膜组件的更换等问题,本篇综述将针对受重视的不可逆污堵问题的控污技术进行论述。
二、超滤膜技术及其污染机理(一)超滤膜技术超滤膜是一种用于超滤过程能将一定大小的高分子胶体或悬浮颗粒从溶液中分离出来的高分子半透膜[3]。
超滤(ultrafiltration,UF)技术是介于微滤和纳滤之间的一种膜分离技术,平均孔径为3~100 nm,具有净化、分离、浓缩溶液等功能[4]。
其截留机理主要包括膜的筛分作用和静电作用,过滤介质为超滤膜,在两侧压力差的驱动下,只有低分子量溶质和水能够通过超滤膜,从而达到净化、分离、浓缩的目的[4]。
(二)污染机理通俗地理解,超滤膜污染就是膜的孔被堵住了,导致其它即将被过滤的液体等被处理的物质很难通过膜孔,甚至过不去,以致效率下降。
进一步查阅资料并分析可知污染的具体原因,可能是溶质及粒子与膜之间的吸附作用、与膜孔大小相近的颗粒直接堵塞孔口、在膜的外面形成一个阻碍层(滤饼或凝胶),也可能是多种可能原因共同的作用。
浸没式MBR工艺在工程化应用中膜污染的三阶段特征研究
磊 ,陈文清
6 06 ) 10 5
6 I3 ;2 1 10 .川大—— 日立环境应用技术研究 中心 ,成都
摘 要 :以国 内某浸没 式 MB R再生水工程 为研 究对 象,在 次临界通量及 恒抽 吸流量 运行 条件 下, 系统跨膜 压差表现 为
早期短暂升高、 中期平稳 上升及后期快速升高的三阶段特征 。扫描 电子显微镜 ( E S M)观 察证 明 M R 系统在三 阶段 B
P D ,膜 总 面积 1 0 0 VF 6 0 m 。工程 设计 MB R工 艺池
水工程为研究对象 ,结合膜污染理论 ,分析不同阶 段跨膜压差变化特征,提出膜污染运行控制措施 , 并实现膜系统的长期稳定运行。
B s d o e r t a n y i o v r tg ,t e c i c "MP i u e o c nr lt e e t r a mb a e wa h n o o g tr a e n t o i l a a s fe e ysa e h r ia I s s d t o t h xe n me r s i g f ra l n - m h e c l s tl o l n e sa l p r t n o e me r n y t m. tb e o e ai f h mb e s se o t a
Ke wo d : M m r ef l g he . ae M y rs e b a u n ;tres ;T P n oi t g
l 引 言
MB R工 艺 的 工 程 化应 用 中 ,膜 污 染 直 接影 响 到系统 的运行 稳定 性 ,是工艺 设计 与运行控 制 的重 要 因素 ¨ 。本 文 以国 内某 印钞 造 纸企 业 MB J R再 生
浸没式超滤膜 控制流程
浸没式超滤膜控制流程英文回答:Immersed ultrafiltration membrane control process.The control process of immersed ultrafiltration membrane is crucial for ensuring the efficient and stable operation of the system. In this process, various parameters and variables need to be monitored and adjusted to optimize the filtration performance.One of the key control parameters is the transmembrane pressure (TMP), which refers to the pressure difference across the membrane. Maintaining a stable TMP is essential to prevent membrane fouling and ensure the consistent permeate quality. Typically, the TMP is controlled by adjusting the feed flow rate and the permeate flow rate. If the TMP exceeds the specified limit, it may indicatefouling or other issues, and appropriate actions should be taken to mitigate the problem.Another important control parameter is the backwash process. Periodic backwashing is necessary to remove accumulated solids and debris from the membrane surface, which can improve the filtration efficiency and prolong the membrane lifespan. The backwash process can be controlled based on time intervals or triggered by specific conditions, such as a certain increase in TMP or a decrease in permeate flux. Once the backwash is initiated, the system will automatically adjust the flow rates and pressures to ensure effective cleaning.In addition to these control parameters, monitoring the feed water quality is also crucial. Parameters such as turbidity, suspended solids, and organic matter concentration should be continuously monitored to detectany changes or deviations. If the water quality deteriorates, it may affect the membrane performance and require adjustments in the control process. For example, if the turbidity exceeds the specified limit, a higher backwash frequency or longer duration may be required to maintain the membrane performance.Furthermore, the control process should also consider the energy consumption and cost-effectiveness. Byoptimizing the operating conditions, such as the feed flow rate, backwash frequency, and chemical dosage, the energy consumption can be minimized while maintaining the desired filtration performance. This requires a balance between the operational costs and the desired water quality.In summary, the control process of immersedultrafiltration membrane involves monitoring and adjusting parameters such as transmembrane pressure, backwash process, and feed water quality. By maintaining a stable TMP, performing regular backwashing, and optimizing theoperating conditions, the system can achieve efficient and reliable filtration performance.中文回答:浸没式超滤膜的控制流程。
浸没式超滤膜工艺
浸没式超滤膜工艺
浸没式超滤膜工艺是一种常用于水处理、废水处理和饮料加工等领域
的膜分离技术。
该工艺利用特殊的超滤膜,通过物理过滤的方式将液
体中的杂质、微生物和有害物质分离出来,从而达到净化水质、回收
废水和提高饮料品质的目的。
浸没式超滤膜工艺是如何实现的呢?首先,需要将待处理液体通过一
系列预处理步骤,如混合、沉淀、过滤等,去除大颗粒物质和悬浮物。
接着,将经过预处理后的液体送入装有超滤膜的膜组件中,通过压力
差驱动液体从高压侧进入膜组件内部。
在此过程中,超滤膜只允许水
分子和小分子溶解物通过,而截留大分子有机物、微生物和杂质等。
值得注意的是,在使用浸没式超滤膜工艺时需要定期对超滤膜进行清
洗和更换。
因为长时间使用会导致膜孔堵塞或破损,影响工艺效率和
膜的使用寿命。
同时,不同的液体处理需要选择不同孔径大小和材质
的超滤膜,以达到最佳过滤效果。
总之,浸没式超滤膜工艺是一项非常重要的分离技术,在许多领域都
有广泛应用。
它能够高效净化水质、回收废水和提高饮料品质,为人
们带来更健康、更便捷的生活。
膜的污染及其控制方法
MBR技术在污水处理中的应用 1膜生物反应器(MembraneBioreactor,简称MBR),是由膜分离和生物处理结合而成的一种新型、高效的污水处理技术。
膜分离技术最早应用于微生物发酵工业,随着膜材料和制膜技术的发展,其应用领域不断扩大,已经涉及到化工、电子、轻工、纺织、冶金、食品、石油化工和污水处理等多个领域。
1 MBR技术在国外污水处理中的研究及应用膜分离技术在污水处理中的应用开始于20世纪60年代末#1969年美国的Smith等人首次将活性污泥法与超滤膜组件相结合用于处理城市污水的工艺研究,该工艺大胆地提出了用膜分离技术取代常规活性污泥法中的二沉池,利用膜具有高效截留的物理特性,使生物反应器内维持较高的污泥浓度,在F/M低比值下工作,这样就可以使有机物尽可能地得到氧化降解,提高了反应器的去除效率,这就是MBR的最初雏形。
进入20世纪70年代,有关MBR的研究进一步深入开展#1970年,Hardt等人使用完全混合生物反应器与超滤膜组合工艺处理生活污水,获得了98%的COD去除率和100%去除细菌的结果。
1971年,Bemberis等人在污水处理厂进行了MBR试验,取得了良好的试验结果。
1978年,Bhattacharyya等人将超滤膜用于处理城市污水,获得了非饮用回用水。
1978年,Grethlein利用厌氧消化池与膜分离进行了处理生活污水的研究,BOD和TN的去除率分别为90%和75%。
在这一时期,尽管各国学者对MBR工艺做了大量的研究工作,并获得了一定的研究成果,但是由于当时膜组件的种类很少,制膜工艺也不是十分成熟,膜的寿命通常很短,这就限制了MBR工艺长期稳定的运行,从而也就限制了MBR技术在实际工程中的推广应用。
进入20世纪80年代以后,随着材料科学的发展与制膜水平的提高,推动了膜生物反应器技术的向前发展,MBR工艺也随之得到迅速发展。
日本研究者根据本国国土狭小!地价高的特点对MBR技术进行了大力开发和研究,并在MBR技术的研究和开发上走在了前列,使MBR技术开始走向实际应用。
浸没式超滤膜 控制流程
浸没式超滤膜控制流程英文回答:Immersed ultrafiltration (UF) membrane is a type of membrane filtration process that uses pressure to separate particles and solutes from a liquid. It is commonly used in water treatment, wastewater treatment, and various industrial applications.The control process of immersed UF membrane involves several steps. First, the feed solution is pumped into the system and flows through the membrane module. The pressure is applied to the feed solution, forcing it to pass through the membrane while retaining the particles and solutes. The permeate, which is the purified liquid, passes through the membrane and is collected.To control the process, several parameters need to be monitored and adjusted. The most important parameter is the transmembrane pressure (TMP), which is the pressuredifference across the membrane. The TMP affects thefiltration rate and the quality of the permeate. It needs to be maintained within a certain range to ensure efficient and effective filtration.Another important parameter is the flux, which is the rate of permeate production per unit area of the membrane. The flux is influenced by factors such as the TMP, the membrane surface area, and the concentration of particles in the feed solution. Monitoring and adjusting the flux is crucial to maintain stable filtration performance.In addition to these parameters, the control process also involves monitoring the feed solution flow rate, the temperature, and the quality of the permeate. These parameters can be monitored using sensors and instruments, and adjustments can be made based on the desired filtration performance.For example, let's say I am responsible for operating an immersed UF membrane system in a water treatment plant.I start by checking the feed solution flow rate andadjusting it to the desired level. Then, I monitor the TMP and adjust the pressure accordingly to maintain it within the recommended range. I also keep an eye on the flux and make adjustments if necessary. Throughout the process, I use instruments to measure the temperature and quality of the permeate, ensuring that they meet the required standards.Overall, the control process of immersed UF membrane involves monitoring and adjusting parameters such as TMP, flux, flow rate, temperature, and permeate quality. By carefully managing these parameters, I can ensure that the membrane system operates efficiently and produces high-quality permeate.中文回答:浸没式超滤膜是一种利用压力将颗粒物和溶质从液体中分离的膜过滤工艺。
超滤膜污染预防与控制技术
超滤膜污染预防与控制技术摘要:以超滤技术为核心的组合工艺作为微污染水源水处理的一项新技术,引起了人们越来越多的关注,成为给水处理领域研究的热点,也为农村和小城镇水厂提供了很好的处理工艺,但膜污染一直是超滤技术在实际工程中推广应用所面临的一大障碍。
总结了近年来超滤膜污染预防与控制方面的新进展,包括膜污染的成因及机理、膜污染防治以及膜清洗方法等,并提出了今后超滤膜污染研究的重点和方向。
关键词:超滤;膜污染;膜通量;清洗膜分离技术由于无相变、能耗低、体系干净等优点,应用范围越来越广泛,特别是对处理热敏物质领域如食品、药物和生物工程产品,显示出极大的优越性,与传统分离操作相比,不仅可避免组分受热变性或混入杂质,还具有显著的经济效益, 因而发展相当迅猛。
但在膜分离过程中存在膜污染现象,使膜的渗透通量及截留率等性能发生改变,膜的使用寿命缩短,极大地影响了膜分离技术的实际应用,膜污染分析及膜污染清洗的研究已成为膜分离技术研究中的一个热点问题。
1膜污染的形成1.1 膜污染定义。
膜污染是指处理物料中的微粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜存在物理化学相互作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞,使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化现象[1]。
对于膜污染, 应当说,一旦料液与膜接触,膜污染即开始。
操作运行开始后,由于浓差极化产生,尤其在低流速、高溶质浓度情况下,在膜面达到或超过溶质饱和溶解度时,便有凝胶层形成,导致膜的透量不依赖于所加压力,引起膜透过通量的急剧降低影响其性能。
1.2 超滤膜污染的成因及机理关于膜污染机理没有统一的理论,但文献中一致肯定的是原液中的粒子与膜材料的相互作用是影响膜污染的最主要因素。
通常认为膜污染主要由浓差极化、滤饼层的形成和压缩、吸附、孔堵引起的。
超滤过程中膜的吸附现象被认为是造成膜污染的关键。
由于膜组分的化学性质、结构不同,产生吸附作用的机理也不同,一般可分为范德华力、静电作用、疏水性、氢键等。
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( TMP ) 的变化可以反映膜过滤阻力的变化情况, 跨膜 压差可以直观显示膜污染的程度㊂ 因此, 通过考察跨 膜压差的变化,探求混凝剂投加量㊁ 膜通量㊁ 排空周期 及膜清洗等操作条件的变化对膜污染的影响㊂
㊀ 收稿日期:2015 05 13 ㊀ 基金项目:2013 年石家庄市科学技术研究与发展计划项目 ( 131240213A) ;2014 年 河 北 省 建 工 新 产 品 试 制 费 计 划 项 目 ( 2014-121) ㊂ ㊀ 作者简介:张小燕( 1985 ) ,女,山东济南人,讲师,主要从事 水资源开发利用及水污染控制研究工作㊂ ㊀ E⁃mail: yan_850404@ 163.com
TMP / kPa 清洗前 33.00 18.00 22.00 9.60 压力降 / kPa 4.580 18.40 11.50 13.35
当反冲洗及维护性清洗难以恢复膜原有的处理能
反冲,每次清洗先气冲 30 s,再气水反洗 60 s㊂ 清洗周期 为 60 min / 次㊂ 清洗后膜通量得到很大程度的恢复,但 是随着过滤时间的延长,物理性清洗后膜通量的恢复效 果逐渐变差,因此除了对滤膜进行物理性清洗外,还应
超滤膜运行过程中,随着污染物被截留,膜孔径逐
图 3㊀ 不同投加量下跨膜压差变化
种工况㊂ 原因可能是排空周期越短, 膜表面的滤饼越 松散,反冲洗对膜表面沉积物的去除效果越好,膜污染 ㊃ 69㊃
人 民 黄 河㊀ 2016 年第 3 期
速率越慢㊂
2. 4. 2㊀ 维护性清洗
对污染严重的滤膜进行维护性清洗及恢复性清洗㊂ 清洗膜丝,以减缓膜污染速率㊁延迟恢复性清洗㊂ 清洗 药剂为 0.02% 0.05% 钠溶液㊂ 试验考察了不同运行 通量㊁药剂浓度㊁ 浸泡时长的清洗效果, 见表 2㊂ 通过 对比不同清洗参数下跨膜压差的变化, 确定清洗药剂 浓度为 0. 05%, 浸 泡 时 长 为 2. 5 3. 0 h, 清 洗 周 期 维护性清洗就是使用低浓度的酸性或氧化性碱液
的膜通量的降低和操作费用的增加 [7] ㊂ 因此, 如何有 效地减缓膜污染 [8-10] , 成为水处理领域研究的重点㊂ 笔者以河北省某地表水厂为例, 对不同操作条件下短 流程浸没式超滤工艺的膜污染状况进行分析, 以期为 水厂的升级改造提供参考㊂
所采用的浸没式超滤膜处理与常规处理工艺平行进行, 流程见图 1㊂ 试验进行时,将常规工艺混凝后的水经过提 升泵打入浸没式超滤膜池过滤,滤后水进入清水箱,为保 证供水水质稳定,将清水箱中的清水与常规工艺沉淀后 的水一起过滤后送至清水池㊂ 对超滤膜池定时进行清 洗,清洗后的浓液定期排放( 返回沉淀池重新处理)㊂
滤时 间 的 延 长, TMP 变 化 不 大; 膜 通 量 为 40 L /
化,分析投加量为 6㊁8㊁10 mg / L 时跨膜压差的变化,见 图 3㊂ 可以看出, 过滤时间较短时, 混凝剂投加量越 小,TMP 增大 越 快; 混 凝 剂 投 加 量 越 大, 跨 膜 压 差 越 可以改善沉积在膜表面滤饼层的过滤性能, 降低膜过 滤阻力,从而减缓膜污染
1㊀ 试验装置与方法
1.1㊀ 试验用水
水㊂ 试验时间为 2014 年 6 指标见表 1㊂
水质期 高温高藻期 (6 月 11 日至 10 月 10 日 正常水质期 (10 月 11 日至 12 月 10 日)
试验用水来自大浪淀水库, 为 引黄济冀 的黄河 12 月,经历了水源水的高
温高藻期和正常水质期, 试验期间水源水的主要水质
渐堵塞,TMP 值逐渐升高, 必须定期对膜进行反洗, 但 是随着反洗水浓度的逐渐升高, 膜堵塞的速率也会加 快,因此应将膜池反洗水定期排放,以减缓膜污染的速 率㊂ 排污频率关系到膜污染速率及水量节约: 排污频 率低,可节约水量,但是不利于缓解超滤膜污染; 排污 频率高,在一定程度上可以减缓膜污染速率,但是会造 30 L / ( m 2 ㊃h) ㊁过滤时间为 90 min 为例, 分析不同排 污周期对膜污染速率的影响,见图 5㊂ 膜压差的恢复效果相差不大, 但是随着过滤时间的延 长,5 h 排空 1 次跨膜压差的恢复效果明显优于另外两 由图 5 可以看出,过滤时间较短时,3 种工况下跨 成水量的浪费及运行成本的增加㊂ 本试验以通量为
大趋势,膜通量为 25 L / ( m 2 ㊃ h) 时, 超滤膜 TMP 较 小,且随着过滤时间的延长, TMP 增加不明显; 膜通量 为 30 35 L / ( m 2 ㊃h) 时, TMP 稍有增大, 但是随着过
图 2㊀ 跨膜压差随加药量变化
由图 4 可知,随着膜通量的增大,跨膜压差呈现增
图 4㊀ 不同膜通量下跨膜压差的变化
[12]
为了进一步研究最佳投加范围内膜污染速率的变
( m 2 ㊃h) 时, 初 期 TMP 值 略 有 增 加, 但 后 期 超 滤 膜 TMP 增加明显; 膜通量为 45 L / ( m 2 ㊃h) 时, 跨膜压差 增大速率明显加快, 膜污染速度加快㊂ 通过观察不同 膜通量下的 TMP 变化发现, 膜通量越大, 膜运行初期 跨膜压差增大越快, 但是由于膜通量大小决定了产水 量的高低,因此,根据产水量㊁膜污染速率㊁运行成本等 2.3㊀ 不同排污周期对膜污染的影响 因素综 合 考 虑 [18] , 选 取 较 佳 膜 通 量 值 为 30 ( m 2 ㊃h) ㊂ 40 L /
㊀ ㊀ 2016 年 3 月㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ YELLOW㊀ RIVER㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀
第 38 卷第 3 期㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ 人㊀ 民㊀ 黄㊀ 河㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀
1.2㊀ 试验用膜 试验用膜采用海南立升净水科技有限公司生产的 复合 PVC 浸没式超滤膜, 型号为 LJ2A - 2000 - PV2, 膜 1 13,具有较好的耐酸碱性㊂ 1.3㊀ 试验方法 孔径 0.02 μm, 最高进水温度为 40 ħ , 耐受 pH 值为 本研究选取的地表水厂采用常规水处理工艺,试验
表 1㊀ 水源水的主要水质指标
浊度 / NTU 7.11 33.40 13.50 32.70 pH 值 7.90 8.69 8.21 8.33 COD Mn 藻类 / ( 万个㊃ 浓度 / -1 L -1 ) ( mg㊃L ) 2.67 6.04 3.29 6.54 2 440 13 687 625 2 877
张小燕1 ,王㊀ 刚2 ,崔俊蕊1 ,刘俊良1
㊀ ㊀ 近年来,饮用水源受到的污染日趋严重,加之新的 国标‘ 生活饮用水卫生标准“ ( GB 5749 要 求 的 提 高, 常 规 水 处 理 工 艺 已 愈 发 难 以 满 足 要 求 [1] ㊂ 超滤膜工艺因其可有效截留水体中的污染物 和病菌㊁出水水质好㊁占地少㊁能耗低㊁易于与其他工艺 结合 [2-3] ㊁维护管理方便等,成为替代或强化传统水处 理工艺的最佳选择 [4-6] ㊂ 但在实际应用中, 浸没式超 滤膜工艺存在一个突出问题, 即膜污染以及由此导致 2006) 对水质
2.4㊀ 膜清洗对膜污染的影响
图 5㊀ 不同排污周期跨膜压差的变化
渐增大,若要恢复正常膜通量, 必须定期对膜进行清 洗,本试验中对膜采取的清洗方式有物理性清洗㊁维护 2. 4. 1㊀ 物理性清洗 性清洗及恢复性清洗㊂
随着超滤过程的进行, 膜堵塞日益加重, TMP 逐
2. 4. 3㊀ 恢复性清洗
为 7 d㊂
小,且增大速率缓慢㊂ 原因是, 混凝剂的投加量加大, 低投加量状况下的 TMP 与之前保持相同的变化趋势, TMP 值略有增大, 而高投加量状况下的 TMP 呈现快 速增大的趋势,且反洗后跨膜压差恢复不明显㊂ 原因 膜过滤阻力增大,而且反冲洗不易清洗掉密实
是,随着过滤时间的延长, 膜表面的滤饼层变得密实, 混凝剂成本及膜污染状况, 该水质较适宜的混凝剂投 加量为 6 mg / L㊂ ,从而导致跨膜压差快速增大㊂ 因此, 综合考虑
2.2㊀ 不同膜通量对膜污染的影响 法 [13-17] ㊂ 膜通量越小, 产水量越小, 处理相同水量需 要的膜组件越多;膜通量越大, 产水量越大, 但是能耗 也大,膜污染越迅速,需频繁地采用物理和化学方法来 清除污染物,恢复膜的通量, 从而使运行费用增加, 因 此确定合理的膜通量十分必要㊂ 试验进行时, 分别控 制膜通量为 25㊁30㊁35㊁40㊁45 L / ( m 2 ㊃h) ,跨膜压差的 变化情况见图 4㊂ 选择合适的膜通量是优化操作条件的主要方
根据达 西 定 律, 在 恒 流 过 滤 模 式 下, 跨 膜 压 差
图 1㊀ 工艺流程
水温 / ħ 18.7 30.0 4.2 18.4
㊃ 68㊃
人 民 黄 河㊀ 2016 年第 3 期
2㊀ 结果及讨论
操作条件的优化和膜改性等 [11] ,试验前应对水源水预 2.1㊀ 不同混凝剂投加量对膜污染的影响 先进行混凝处理㊂ 试验采用混凝剂为聚合氯化铝铁, 混凝方式采用 目前,控制膜污染的主要方法包括科学的预处理㊁
温度 / ħ 27.9 26.1 23.1 19.7 通量 / ( L㊃m -2 ㊃h -1 ) 25 30 30 30 药剂浓度 / % 0.02 0.02 0.05 0.05 浸泡时间 / h 0.5 0.5 4.0 3.0
一个完整的物理性清洗过程包括气冲与气水联合
表 2㊀ 超滤膜维护清洗状况
运行初 4.46 5.73 8.10 6.50
清洗后 14.60 6.50 8.65 5.02
跨膜压差 恢复率 K / % 89.11 67.47 86.13 116.16
机械三级搅拌,投加量根据不同水质时期在 6 20 mg /
L 之间变化,跨膜压差的变化见图 2㊂ 通过图 2 可以看 出,运行过程中跨膜压差随着混凝剂投加量的提高逐 渐升高,混凝剂投加量超过 15 mg / L 后, TMP 增速加 快,考虑到膜污染速率及出水中铝离子浓度,确定该混 凝剂的最佳投加量为 6 10 mg / L㊂