电混凝预处理工艺降低膜污染的研究进展

金伟

【摘要】简述了铁系和铝系电混凝去除污染物的机理，同时以铝为例从膜的内部污染和外部污染两方面阐述了电混凝控制膜污染的机理，内部污染的减轻主要是氢氧化铝的网捕在膜表面形成的滤饼阻止小颗粒物进入膜内部堵塞膜孔，而外部污染的降低归因于形成的滤饼与膜之间的化学引力小。铁系和铝系电混凝在控制膜污染方面，铝系优于铁系。另外，电膜生物反应器作为一种新型的控制膜污染的工艺，膜污染的降低主要归因于在系统中发生的电中和，吸附和电化学氧化反应减少了膜表面的污物。%Discussed iron-based and aluminum-based electro-coagulation mechanisms for conta-minants removal, and for membrane fouling control in aspect of internal and external fouling. Internal fouling mitigation was mainly due to the aluminum hydroxide formed a cake which captu-red the smaller particles and prevented them from reaching the membrane interior and external fouling mitigation was attributed to aluminum hydroxide can also induce easier removal of the cake by weakening the chemical attraction between the components of the cake and the membrane. Moreover, it was proposed that aluminum-based electro-coagulation was superior to iron-based electro-coagulation in membrane fouling mitigation and future directions of research. And electro-MBR as a new process for membrane fouling control, membrane fouling mitigation was attributed to charge neutralization, adsorption and electro-chemical oxidation for membrane foulants reduction.

【期刊名称】《中国环境管理干部学院学报》

【年(卷),期】2015(000)006

【总页数】5页(P75-78,86)

【关键词】电混凝;铁系;铝系;膜污染;电膜生物反应器

【作者】金伟

【作者单位】中国环境管理干部学院，河北秦皇岛 066102

【正文语种】中文

【中图分类】X703.1

制约膜技术（微滤、超滤、纳滤、反渗透等）应用于给排水处理中最主要的问题就是膜污染问题。膜污染会导致膜通量的下降和膜压差的上升，进而引起频繁的反冲洗或化学清洗，缩短膜的使用寿命，使系统的运行成本增加。因此，控制膜污染就成为了膜技术应用过程中必须解决的问题。

膜污染普遍被认为是由于有机物、无机物、胶体和颗粒物以及微生物等污染物在膜表面的吸附以及堵塞膜孔所产生的使膜通量下降，分离特性大幅降低的现象[1]。对于超滤（UF）和微滤（MF）而言，最主要的问题来源于胶体污染（colloidal fouling）。Huang[2]等从胶体的粒径大小和胶体与膜之间作用力的大小两方面减轻膜污染的办法：一是增加胶体颗粒的尺寸，使其大于膜孔径，在膜表面形成一层滤饼；二是减少胶体与膜之间的亲和力。在膜处理系统前增加预处理工艺以达到增加胶体颗粒尺寸的目的成为降低膜污染的方法之一。目前应用最为广泛和有效的预处理方法是化学混凝法，研究表明，投加混凝剂后增大胶体颗粒的尺寸能大大降低膜污染，增加膜通量。近年来电混凝作为一种预处理工艺也被广泛应用到膜处理工

艺中。电混凝与传统的化学混凝相比具有这些优点：（1）不改变溶液的pH值；（2）不需要投加化学药剂[3]；（3）占地面积少；（4）投资成本低；（5）形成的矾花密实；（6）不会引入阴离子（如SO42-，Cl-）等[4]。

电混凝原理为：在容器中放入金属电极（通常为铝,铁），由外部电源对处理水体通电，此时阳极板上将释放金属离子，并形成金属氢氧化物絮体，从而达到去除水体中污染物的效果[5]。

1.1 Al电极

Mollah[6]等指出Al电极在酸性条件下阳极电解会产生阳离子单体如Al3+和Al （OH）2+，在合适的pH条件下，进一步转化为Al（OH）3，最终聚合成Aln （OH）3n，反应式如下：

阳极：

阴极：

在自然水体中，pH值一般在5～9之间，在此pH值范围内，Al（OH）2+，Al2（OH）24+等也会存在于水体中，这些羟基铝阳离子通过吸附作用也能有效地去除污染物。

1.2 Fe电极

Fe用作电极时，可以生成Fe（OH）2，也可以转化为Fe（OH）3，所以对应两种机理来解释电混凝过程[7]：

第一种机理解释生成Fe（OH）3，方程式如下：

阳极：

阴极：

总反应式：

第二种机理解释生成Fe（OH）2，方程式如下：

阳极：

阴极：

总反应式：

无论基于哪种机理，生成的Fe（OH）n(s)都能通过络合或吸附、凝聚作用去除污染物。另外，生成的H2在上浮的过程中能将水中的悬浮物带到上部达到去除的目的[7]。

2.1 电混凝在降低膜内外部污染中的研究

电混凝预处理能减轻膜污染主要表现在以下三个方面[8]：

（1）通过凝聚增加颗粒物的尺寸，阻止颗粒物陷入微滤或超滤膜孔中堵塞膜孔，以达到减轻内部膜污染的目的。

（2）通过凝聚增加悬浮物和絮凝体的大小，使得膜表面形成一层具有高孔隙率的滤饼，减轻外部膜污染。

（3）由于剪切力的作用引起的污染物脱落，大尺寸颗粒物剪切力大，更有利于膜污染物的脱落。这方面的表现仅存在于错流过滤方式中。

因此，对于死端过滤而言，主要从内外部膜污染两方面来控制膜污染。Sasson[8]等采用铝系电混凝作为死端微滤膜（压差△P=2 bar）的预处理工艺，在pH=6.5时处理1.5 mg/L的二氧化硅胶体溶液1.9 L研究电混凝对膜的内部污染控制，结果表明在相同条件下，直接膜过滤和经电混凝处理之后再经微滤膜过滤，其过滤时间由原来的5.5 h降为只需35 min。对于膜外部污染的控制，Sasson[8]通过处理稳定的二氧化硅（25 mg/L）颗粒聚集体1.9 L(压差△P=2 bar，pH=6.5)，结果表明，直接过滤和经电混凝之后再过滤，其过滤时间由3 h降为40 min。这说明无论是内部污染还是外部污染，膜污染都达到了不同程度的减轻。Sasson[8]通过膜的电镜扫描图片发现内部膜污染的减轻主要是由于形成的氢氧化铝层覆盖在膜的表面成为第二层膜阻止小的颗粒物进入膜内部，而不是由于单纯的颗粒物尺寸的增加。而外部膜污染减轻主要是因为氢氧化铝的网捕卷扫作用在膜表面形成的滤饼，

其结构的液膜阻力较小而达到的。Lap-Cuong Hua[19]等也指出电混凝能同时改

变矾花形成的结构与形态，使其在膜表面的压缩性更强，液膜阻力减小。

2.2 铝系电混凝和铁系电混凝在膜污染控制方面的比较

文献中关于应用传统的化学混凝作为预处理工艺来减少膜污染的研究中，不管是用铁系混凝剂[9]还是铝系混凝剂[10]均能减轻微滤[11-12]和超滤[13-14]的膜污染。然而对于应用电混凝作为预处理来减少膜污染的研究中，铁系电混凝和铝系电混凝却表现出一些差异。Pouet等[15]采用铝系电混凝作为错流微滤系统的预处理工艺，未经沉淀直接进入膜系统，结果表明铝系电混凝大大地减轻了微滤膜的膜污染。Harif等[16]也指出在pH值为5和6.5时，应用铝系电混凝作为超滤的预处理工艺，其膜通量比未经电混凝处理要高出20%，然而在pH值为8时，其膜通量基

本无改善。图1所示为铝离子水解后各种存在形式随pH值的变化，由图可知，pH为8时，氢氧化铝量最少，因而也无法对膜污染的减轻起任何积极作用。另外，铝系电混凝不仅减轻了膜内外部的污染，而且也对反冲洗后膜通量的恢复起到了积极的作用，膜通量的恢复可以达到90%以上。

对于铁系电混凝而言，Bagga等[12]指出在pH值为6.4～8.3时，铁系电混凝应

用在死端过滤模式下的微滤系统中处理地表水时，并未表现出如传统铁系混凝的膜污染减轻的情况。而Ben-Sasson等[17]采用铁系电混凝作为死端微滤系统的预处理工艺处理合成二氧化硅胶体悬浮液时，膜污染情况却有很大的改善。对于铁系电混凝的这两种截然不同的结果，其解释为[18]：（1）从阳极溶解的亚铁离子絮凝能力较差。（2）亚铁离子会迅速地与溶解的有机物络合，阻止Fe2+被氧化成

Fe3+，阻碍Fe（OH）3沉淀的生成和后续矾花的形成。前者的地表水中含有大

量的天然有机物（NOM），形成的Fe2+-NOM络合物阻止Fe（OH）3沉淀的

生成和矾花的形成，导致膜表面污染无减轻。

2.3 电混凝控制膜污染的最新研究工艺-电膜生物反应器（Electro-MBR）

传统的电混凝预处理控制膜污染的工艺是电混凝+膜处理系统，即电混凝和膜处理是分别处于两个不同的装置，电混凝后的出水进膜处理系统。而最新的研究工艺是将电混凝和膜处理系统组合到一个装置中,膜组件处于两电极板之间，见图2[19]。这种系统能同时将膜过滤、电混凝和生物处理集成到一个系统，由于膜污染物大多是带负电荷的，而由电极板上溶解下来的大量带正电荷的混凝剂通过电中和反应减少膜污染物在膜表面的累积，而且在电膜生物反应器中产生的污泥脱水性能更好[20]。L-C.Hua[19]等通过传统的膜生物反应器（MBR）和电膜生物反应器（Electro-MBR）的对比实验得出，在同样15 d的操作时间内，当跨膜压力达到70 kPa，即开始化学清洗，结果MBR在15 d内经历5次化学清洗，而电膜生物反应器在15 d内未经历膜清洗，这充分说明将电混凝置于MBR系统是一种非常

有效的减轻膜污染的方法，延长了MBR的运行周期。

对于膜污染降低的机理，L-C.Hua[19]等以胞外聚合物（EPS）的浓度衡量膜污垢

的多少，实验表明在电膜生物反应器中的EPS比传统膜生物反应器中的有显著的

下降，对于溶解型的EPS减少，其解释为电混凝所产生的铝离子中和了悬浮液中

带负电荷的污物，使其脱稳后吸附在聚集体上而达到降低的目的。而对于结合型的EPS的减少，其解释为电混凝中的电化学氧化使电-MBR中的结合型的EPS得到

降解，如多糖类物质和蛋白质可以降解成低分子量可生物降解的有机物[21]。因此，结合型EPS的降低主要归因于电-MBR中的电化学氧化。

综上所述，电混凝应用在膜污染的减轻方面，主要是从内部和外部膜污染的减轻两方面达到目的，以铝系电混凝为例，无论是膜内部污染的减少，还是膜外部污染的减轻，都归功于氢氧化铝网捕卷扫作用最终在膜表面形成的滤饼，一方面形成的滤饼结构可压缩性强，液膜压力小；另一方面形成的滤饼阻止小颗粒物进入膜内部堵塞膜孔，而氢氧化铝的生成量受pH值、电混凝时间、电流强度等的影响。因此，这些因素是电混凝控制膜污染未来研究的关键。

而对于铁系和铝系电混凝在膜污染控制方面的对比，基于文献分析，铝系电混凝要优于铁系电混凝，在大多数水处理中，原水中都存在NOM，它和Fe2+形成络合物，影响Fe3+生成，进而影响Fe（OH）3沉淀的生成。而铝系电混凝不存在这

个问题，直接生成Al3+，最终形成Al（OH）3沉淀，因此，在控制膜污染方面，应优选铝系电混凝。

电膜生物反应器作为一种最新的电混凝控制膜污染的工艺，除了电混凝改变污染物的结构，使其具压缩性外，电膜生物反应器中发生的电中和反应，吸附和电化学氧化作用使得溶解型和结合型的污物得以减少，最终减少了在膜表面形成的污染，有效地控制了膜污染。

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1.2膜清洗超滤膜在使用过一段时间后会受到不同程度的污染，导致水处理效果变差、出水效率降低，为了使膜得到充分的利用，需要对受污染的膜进行清洗，尽量使膜的性能得到恢复。常用的清洗方法有物理清洗、化学清洗和生物清洗。物理清洗的方法包括水力冲洗、空气冲刷等。朱佳等探究了反冲洗对处理重金属废水的平板陶瓷膜和聚偏氟乙烯（PVDF）膜的影响，对膜污染有一定的缓解作用[3]。化学清洗则是用酸、碱、氧化剂和表面活性剂等对膜孔和膜表面的污染物进行清洗，从而将污染物去除，常用的化学清洗剂包括HCl、N a OH、N a ClO、草酸和柠檬酸等。HE等使用新型H 2O 2 -MnO 2 系统对PVDF和PES膜进行清洗，发现用质量分数 0.5%的H 2O 2 清洗5min就能恢复95%的膜通量并几乎去除所有不可逆污染，使用电子自旋共振（ESR）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）进行微观分析，发现H 2O 2 - MnO 2 系统之所以有如此好的清洗效果，是因为生成自由基和丰富的氧气，发生了物理化学清洗。使用草酸清洗了应用在海水淡化工艺中的膜，发现清洗后渗透率得到了很好的恢复，且可以有效去除膜丝表面的污染。由此可知对受到污染的膜进行清洗可以有效的缓解膜污染，恢复膜的性能并延长膜的使用寿命。膜清洗总的来说可以看作是一种污染后的补救措施，物理清洗难以去除不可逆污染，化学清洗又会对膜造成一定程度的损耗，因此需要根据实际污染物来决定具体的反冲洗方式[4] 。 1.3改性膜的应用超滤膜的材料分为有机和无机2种，无机陶瓷膜具有化学稳定性好、机械强度高和抗污染性能好等优点，但是其造价高、弹性小等缺点，因而当下使用的超滤膜以有机材料居多，如常用的PVDF和PES超滤膜。膜的材料不同，其性能自然也有所区别。PVDF膜具有稳定的化学性能但抗污染能力较弱且使用寿命短。PES膜具有良好的耐热性和耐老化性，但是其疏水性强，抗污染能力差。膜的性能对于水处理效果、膜污染控制和膜清洗等都有很大的影响，因此近年来关于新型材料和改性膜的探究越来越多。NAWAF等使用浸泡法和流动法，利用壳聚糖溶液对2种超滤膜进行了改性效果的研究，发现由于亲水性壳聚糖颗粒附着在膜表面，2种膜的亲水性都得到了显著提高，同时2种改性膜均表现出增强的抗污性

dtro出水总磷

dtro出水总磷摘要：本文主要介绍了反渗透（DTRO）工艺中总磷去除的重要性，以及如何通过预处理、膜材料和操作条件等途径有效控制DTRO出水总磷含量，以满足环保要求。一、引言总磷是水处理中的一项重要指标，过高的总磷含量会导致水体富营养化，进而引发水华、赤潮等水质问题。反渗透（DTRO）工艺作为一种快捷的脱盐处理技术，已被广泛应用于各种水质处理领域。然而，由于DTRO膜材料的局限性，其在处理过程中可能产生较高的总磷出水，这对环保要求较高的地区带来了一定的压力。因此，如何有效控制DTRO出水总磷含量，以满足环保要求，成为了一个亟待解决的问题。二、DTRO工艺中总磷的去向及影响因素 1. 总磷的去向在DTRO工艺中，总磷的主要去向包括以下几个方面：（1）膜表面吸附：总磷可以通过物理吸附、化学吸附或电中和等作用被吸附在膜表面，形成一层保护膜。然而，过高的总磷含量会导致膜污染加速，降低膜的通量和寿命。（2）膜孔径堵塞：总磷分子量较小，容易通过膜孔径堵塞膜孔，降低膜的通量。（3）沉积在污泥中：总磷可以与其他污染物一起沉积在污泥中，形成污泥层。然而，过高的总磷含量会导致污泥处理困难，增加处理成本。 2. 影响因素

影响DTRO工艺中总磷去除效果的主要因素包括：（1）预处理：预处理工艺可以有效地去除水中的颗粒物、有机物等污染物，降低膜污染风险。研究表明，经过有效预处理的污水，其总磷去除效果更为明显。（2）膜材料：不同的膜材料对总磷的去除效果不同。一般来说，具有较高孔径和较低水渗透系的膜材料对总磷的去除效果较好。（3）操作条件：操作条件对总磷去除效果也有较大影响。例如，提高操作压力可以提高膜的通量，但过高的压力可能导致总磷去除效果下降；调整冲洗时间、频率等也可以影响总磷的去除效果。三、DTRO出水总磷的控制策略为了有效控制DTRO出水总磷含量，可以采取以下策略： 1. 优化预处理工艺：通过增加混凝、沉淀等工艺，有效去除水中的颗粒物、有机物等污染物，降低膜污染风险。 2. 选择高性能膜材料：选择具有较高孔径和较低水渗透系的膜材料，以提高总磷的去除效果。 3. 调整操作条件：根据水质情况，合理调整操作压力、冲洗时间、频率等参数，以达到理想的总磷去除效果。 4. 采用后处理工艺：在DTRO出水端增加除磷工艺，如生物除磷、化学除磷等，以进一步降低出水总磷含量。四、未来研究方向随着环保要求的不断提高，DTRO出水总磷的去除及控制将成为未来研究的重要方向。以下是一些可能的研究方向： 1. 开发新型膜材料：随着膜科学的发展，未来可能会出现更多高性能、低污

膜分离技术在再生水中的应用及膜污染研究进展

膜分离技术在再生水中的应用及膜污染研究进展膜分离技术是一种利用膜对物质进行筛选和分离的技术方法。其基本原理是通过不同孔径的膜对溶质进行筛选和截留，从而实现液体、气体或固体溶质的分离和纯化。膜分离技术在水处理领域有着广泛的应用，特别是在再生水处理中起到了重要的作用。本文将介绍膜分离技术在再生水处理中的应用以及膜污染研究的最新进展。膜分离技术在再生水处理中的应用主要包括微滤、超滤、纳滤和反渗透等膜分离工艺。其中微滤是一种通过孔径为 0.1-10μm的膜对悬浮固体进行分离的技术。在再生水处理中，微滤技术主要用于去除水中的悬浮固体、胶体颗粒和微生物。超滤是一种孔径为0.01-0.1μm的膜分离技术，可用于去除水中的胶体、大分子有机物和病毒等。纳滤则是一种孔径为1-100纳米的膜分离技术，可以有效去除水中的溶解性有机物、重金属离子和微生物等。反渗透是一种利用半透膜对水中的溶质进行截留的技术，可以去除水中几乎所有的溶解性物质，包括矿物盐、有机物和微生物等。膜分离技术在再生水处理中的应用具有多个优点。首先，与传统的物理化学处理工艺相比，膜分离技术具有处理效率高、占地面积小、工艺简单等特点。其次，膜分离技术可以实现对水质的精细控制，能够根据需要选择不同孔径的膜进行处理，以保证水质的安全和稳定。最后，膜分离技术可以实现对水中有害物质的去除，达到水资源的可再利用，对保护环境和实现可持续发展具有重要意义。然而，膜分离技术在再生水处理中也面临着膜污染的挑战。膜污染是指膜表面或孔道被污染物堵塞或吸附，导致膜通量下

降和分离效果降低的现象。常见的膜污染方式包括凝胶层阻塞、颗粒物淤积、有机物吸附和微生物附着等。目前，针对膜污染问题，研究人员提出了多种解决方案。例如，通过改变膜材料的化学性能和物理性能来减少膜污染的发生；采取逆洗、化学清洗和超声清洗等方法对膜进行维护和清洗；利用电场、超声波和氧化还原等方法来清除膜表面的污染物。此外，还有一些研究致力于开发新型的抗污染膜材料和抗污染膜模块，以提高膜的稳定性和抗污染能力。总之，膜分离技术在再生水处理中发挥着重要的作用。其应用领域涵盖了微滤、超滤、纳滤和反渗透等膜分离工艺，能够有效去除水中的悬浮固体、胶体颗粒、有机物、重金属和微生物等。然而，膜污染问题仍然是膜分离技术面临的挑战之一。未来的研究需要进一步深入探讨膜材料的改进和膜污染的控制策略，以实现再生水处理的高效、稳定和可持续发展综上所述，膜分离技术在再生水处理中具有重要的应用价值，能够有效去除水中的有害物质，实现水资源的可再利用，对环境保护和可持续发展具有重要意义。然而，膜污染问题仍然是该技术面临的挑战之一。为了解决膜污染问题，研究人员提出了多种解决方案，包括改进膜材料、采取清洗和维护方法，以及开发抗污染膜材料和模块。未来的研究需要进一步探讨膜材料的改进和膜污染的控制策略，以实现再生水处理的高效、稳定和可持续发展

膜蒸馏过程中污染的形成与防治策略的制定

膜蒸馏过程中污染的形成与防治策略的制定当今社会，随着工业的快速开展，水资源匮乏的问题越来越突出，废水处理被认为是一种有效的解决手段。因此，开发经济高效的别离技术，成为国内外水资源可持续利用的关键。其中，膜蒸馏( membranedistillation，MD) 技术自1963 年被首次提出以来，一直受到大家的关注。膜蒸馏技术是一种新型别离技术，它以疏水性多孔膜两侧非等温驱动的蒸汽压差为推动力，使蒸汽分子通过膜孔迁移至另一侧，从而冷凝搜集。它可认为是膜别离和蒸馏过程的结合，但与之相比，膜蒸馏技术具有以下优点:①操作条件温和，能耗有所降低; ②别离效率高，理论上可以实现100% 的截留; ③膜材料和构造要求低; ④操作过程中保持机械和化学稳定; ⑤设备体积小，便于与其他别离技术结合。正因如此，膜蒸馏技术在近几十年的理论研究和工业消费中不断深化，在海水淡化、果汁浓缩、酒精纯化、共沸物别离以及有毒有害废水处理等领域具有极高的应用潜力。膜蒸馏技术虽然得到了快速的开展，但直至目前，大多数研究尚处于实验室规模，在大规模工业化的道路上仍遇到挑战。一方面，能耗仍然较高，热效有限; 另一方面，膜污染成为了制约膜蒸馏长期稳定运行的关键问题。与其他膜别离过程类似，膜蒸馏过程中污染物会在膜外表积聚或膜孔内堵塞，形成膜污染。膜污染，尤其是滤饼层的形成是造成水通量和脱盐率急剧下降的罪魁祸首，会降低膜两侧温差，降低驱动力，膜孔的覆盖和堵塞也会造成传质阻力的进步。与此同时，膜污染会加速膜孔潮湿( membrane wetting) 过程。在膜蒸馏中，当膜孔部分潮湿，即孔道被液体填充，热料液侧的蒸汽分子通道就会减少，造成通量的下降; 继而当膜孔完全潮湿后，料液直接从膜孔道浸透到另一侧，从而丧失了膜应有的别离功能。因此，膜污染可以被认为是膜蒸馏在工业化应用中的阿喀琉斯之踵，对其有效解决，具有宏大的经济和社会效益。 1 污染种类根据物理性质和化学组成，膜蒸馏中所涉及的污染种类可分为无机污染/结垢、有机污染和生物污染3 种类型。后文将对这3 种类型的污染进展逐一介

膜分离技术在水处理中的研究热点与进展

膜分离技术在水处理中的研究热点与进展膜分离技术是一种基于膜作为过滤媒介的分离方法，随着近年来环境保护和水资源管理的重要性不断提升，膜分离技术在水处理中的研究热点与进展也越来越受到关注。本文将从膜分离技术的基本原理、膜材料的研究与发展、膜分离技术在水处理中的应用等方面进行深入探讨。 1. 膜分离技术的基本原理膜分离技术是一种通过膜的选择性通透性，将混合物中的溶质分离出来的方法。基本原理是利用膜的微孔、多孔或半透膜特性，通过溶质在膜上的分配差异，使溶质实现传递或吸附从而分离出来。膜的通透性决定了它能够与哪些溶质有效交互，因此膜材料的研究与发展是膜分离技术进展的基础。 2. 膜材料的研究与发展膜材料的选择对膜分离技术的性能至关重要。目前主要有有机膜、无机膜和复合膜三种类型的膜材料。有机膜分为聚合物膜、纤维素膜、磺化膜等；无机膜分为陶瓷膜、金属膜和无机有机复合膜等。近年来，多孔材料、纳米材料和功能化材料等新材料引起了研究人员的极大关注。（1）多孔材料：多孔材料具有良好的通透性和高选择性，可以通过调节孔隙的大小和形状来实现对不同溶质的有效分离，如炭材料、炭纳米管等。多孔材料的发展有助于提高膜的通透性、分离效率和抗污染性能。（2）纳米材料：纳米材料具有独特的大小效应和表面效应，可以调控溶质在膜上的传递和吸附行为，提高分离的效果和选择性。研究者正在研究纳米孔道膜、纳米复合膜等新型纳米材料的制备方法和性能。

（3）功能化材料：功能化材料通过改性和修饰膜材料表面，增强膜的亲水性、抗污染性和抗菌性能。例如，添加活性炭、纳米银等抗菌材料可以抑制膜表面的生物污染。 3. 膜分离技术在水处理中的应用膜分离技术在水处理中具有广泛的应用前景，主要包括反渗透、超滤、微滤和气体分离等。在反渗透技术中，通过膜的选择性通透性将溶质和溶剂分离开来，可以有效去除水中的无机盐、有机物和微生物。在超滤和微滤技术中，通过调节膜的孔径，可以去除水中的悬浮物、胶体和大分子有机物。在气体分离中，膜分离技术被广泛应用于二氧化碳、氮气和氢气等气体的分离。近年来，膜分离技术在水处理领域的应用方向主要包括以下几个方面的研究：（1）抗污染技术：膜表面的易污染性是制约膜分离技术应用的关键因素之一。因此，研究人员正致力于开发新型抗污染膜材料和技术，提高膜的抗污染能力，减少膜的清洗和维护成本。（2）能源回收：膜分离过程中会产生大量的废水和废气，研究人员正致力于开发新型的能量回收技术，如膜气液分离、内嵌压缩和热能回收等，实现对水处理过程中能源的高效利用。（3）膜的模块化设计：膜模块化设计是提高膜分离技术运用性和可靠性的关键因素。研究人员正致力于研究膜模块的结构优化、流体动力学和传热传质特性等，以提高膜分离技术的处理能力和经济性。（4）膜的再生与回收：膜的寿命问题是制约膜分离技术应用的一个重要因素。研究人员正积极探索膜的再生与回收技术，以延长膜的使用寿命和减少废膜的处理成本。

通过控制膜污染降低MBR运行成本的方法

通过控制膜污染降低MBR运行成本的方法摘要：MBR膜污染问题不仅会间接导致运行成本的增加，而且不利于工艺的连续稳定运行。因此，研究控制膜污染的方法和技术时，需要将降低运行成本作为前提条件。通过介绍国内外控制MBR膜污染的主要方法及研究结果，为MBR膜生物反应器在水处理领域的广泛应用提供参考。主要方法包括进水预处理、改性或开发新型膜材料、改善MBR工艺污泥混合液特性、优化膜反应器运行条件以及寻求高效的清洗方法等。关键词：MBR；膜污染；运行成本 The Study on the Operation Cost Reduce for MBR by Membrane Fouling Control XU Wei, HE Qian-feng, CHEN Xiang-bin, YOU Jian-jun (Zhongnan Engineering Corporation, HunanChangsha410014, China) Abstract: Membrane fouling can increase operating costs indirectly, and make against to stable operation of MBR. Accordingly, the study on membrane fouling control will be based upon the operation cost reduce. Some methods and the results of research how to control the membrane fouling were introduced. It included raw water pretreatment, the development and modification of Membrane Materials, adjusted mixed liquor characteristics, optimization operating conditions and enhanced the chemical cleaning effect ,which would offer reference for the application ofMBR in the field of water treatment. Key word: membrane bio-reactor; membrane fouling; operation cost

微污染水处理

浅述——微污染水处理技术方法摘要：改革开放以来，随着经济社会的快速发展，流域内人口急剧增加，工农业生产和生活废污水排放与日俱增，造成河道水质污染日趋严重，水质指标远远超过地表水V类水体标准，水资源和水环境的价值与生态景观功能日渐丧失。因此，河流水体功能恢复与水生态环境改善，其迫切性和重要性不言而喻。关键词：微污染水源水处理新型处理技术一、给水处理过程中的微污染水处理技术随着社会的发展和科技的进步，导致城市的日益扩大和工农业的迅猛发展，大量的生活污水和工农业废水被排放到江河湖泊中，使城市周围地表水体的污染不断呈加重趋势，造成人工合成有机物、农药、重金属离子、氨氮及放射性物质等有害污染物，通过工农业使用和生活等人类活动而进入水体。而这种现象在我国普遍存在，这也就是说我国大部分取水水源都不同程度上被污染。其中大量水源又属于微污染水，在微污染水源水中，一般含有少量的有机物、氨氮和农药等有害物质，经常规的处理工艺处理后，很多情况下处理后的水质难以满足国家的饮用水标准。所以，对于原有的饮用水处理工艺进行改进和强化是目前微污染水源水处理中经常使用的手段。针对微污染水源水的处理问题，在饮用水常规处理工艺的基础上，国内外进行了大量的研究和实践。归纳起来主要是强化处理技术、预处理技术以及深度处理技术。 1、强化处理强化处理是针对当前不断提高的水质标准，在现有的工艺基础上经过改进、优化和新增以去除浊度、病毒微生物、有机污染物以及有机污染物引起的色度、嗅味、藻类、藻毒素、卤仿前质、致突变物质等为主要目标的，使之达到不断提高的水质标准的水处理工艺均为水的强化处理工艺，其中最重要的工艺环节是强化混凝和过滤工艺，强化沉淀技术。 2、预处理技术在传统工艺之前设置预处理工艺，对水中的污染物进行初步去除，可使传统工艺更好地发挥作用，减轻传统工艺与深度处理工艺的负担，发挥水处理工艺的整体作用，最大限度地提高对污染物的去除能力。吸附预处理技术，其主要是利用吸附剂所具备的吸附特性来去除微污染水源水中的少量有机污染物，在这个过程中，使用比较多的吸附剂是活性炭、沸石、粘土及硅藻土。而目前该技术存在的主要问题是吸附剂难以回收利用，这使得该方法的运行费用偏高化学氧化预处理技术就是依靠投加的化学氧化剂，分解破坏水中有机污染物，再利用混凝剂脱除胶体悬浮物，使水质达到处理要求。目前采用的氧化剂有氯气、高锰酸钾、高铁酸钾、臭氧等。生物预处理是指在常规净水工艺之前，增设生物处理工艺，借助于微生物群体的新陈代谢活动，去除水中可生化有机物特别是低分子可溶性有机物、氨氮、亚硝酸盐、铁、锰等污染物，并有效改善混凝沉淀性能、减少混凝剂用量，同时还能去除常规处理工艺不能去除的污染物，利于后续处理工艺的运行。 3、深度处理技术深度处理技术是指通过常规的处理方法处理以后的水源，仍然存在微污染物质，此时再采用合理的、适当的方法对水源进行处理，提高水的质量，使其满足人们的使用标准。一般来说，常用的方法有臭氧氧化法光催化氧化法、活性炭吸附法、膜技术、臭氧活性炭法等等，这些方法都能在很大程度上有效去除水中微污染物质臭氧一活性炭联用工艺先进行臭氧氧化再进行活性炭吸附，能够同时发挥臭氧、活性炭

城市再生水处理工艺

摘要：指出了城市再生水处理回用是解决城市水资源紧张的重要途径，对再生水处理发展现状、用途和常规的处理工艺进行了阐述，得出了以下结论：因地制宜.合理选择再生水组合工艺是提高再生水水质、缓解城市缺水问题的有效途径。关键词：再生水；混凝过滤；膜处理引言:我国是个水资源缺乏的国家，随着经济的高速发展，水资源缺乏的问题日益突出，虽然此前也发展了相关水处理技术，但是也没有从根本上缓解用水量缺乏和人们生活需要之间的矛盾。全球可用的水资源数量越来越少，而且分布范围非常不均匀，而我国每年也有500个左右的大中城市缺水[1]。因此水资源短缺和水污染加剧所形成的水危机也已经成为21世纪中国所面临的最严峻的问题之一。 1.城市再生水处理的重要意义再生水处理，顾名思义就是污水经过一些列化学处理之后让其达到正常饮用水和生活用水的标准。为了达到某种工业生产或者是生活需要，能够可以使用的水。我国水资源大面积短缺的情况下，解决好再生水处理问题成为我国缓解水资源紧张的重要手段，在全国范围内已经引起了足够的重视。污水回收有两个方面的重要意义和作用：一可以让水资源再生，同时也节省了宝贵的水资源，二是降低了环境污染带来的环境破坏。即便是长期以来人们对污水处理技术有很多质疑，不是很相信可以用先进的科学技术处理再生水，可能更多的是在心理上无法接受，但实际上城市用水日益短缺的今天，污水处理技术已经可以把雨水和海洋水进行处理淡化，满足人们日常的生产和生活需要[2]。并且在技术相对成熟的今天可以节约一部分投资成本。我国在国家政策和惠民工程上也非常重视关于再生水的投资建设，尤其是基础设施的建设，让其发挥更大的惠民作用，造福人们生产生活。对于环保和经济发展具有非常重要的积极意义。 2.再生水使用现状目前，再生水处理是为了满足城市污水处理回收利用的要求，对城镇污水处理厂二级处理达标之后的水进行三级处理的深度处理工艺，常规的处理工艺主要包括混凝沉淀、过滤、高级氧化、离子交换、人工湿地以及膜法处理工艺等，国内再生水的用途主要有：农田灌溉，生活杂水，河道补水。清洁景观用水，工业冷却循环水等。 3.再生水常规处理工艺 3.1混凝沉淀过滤工艺

循环絮凝对水中SUVA及膜污染的影响

循环絮凝对水中SUVA及膜污染的影响王捷;程志杨;贾辉;张宏伟;黄亚丽【摘要】将循环接触絮凝与膜过滤相结合组成循环接触絮凝-膜过滤(CF-MF)工艺,以传统混凝-膜过滤(C-MF)工艺为对照,考察两种工艺在延缓膜污染方面的差异.采用比紫外吸光度(SUVA)作为有机物亲/疏水特性的评价指标,分析工艺变化对SUVA 的影响以及SUVA和综合膜污染指数(UMFI)之间的内在联系.结果发现,膜出水SUVA与膜污染呈很好的相关性,出水SUVA越高,膜污染越严重;在最佳工艺条件下,CF-MF出水和混凝上清液SUVA分别达到了1.74 L·mg-1·m-1和1.18L·mg-1·m-1,去除率与C-MF工艺相比分别提高17％和29％,说明CF-MF工艺对水中疏水性物质的去除效果比C-MF更好,能够有效控制疏水性物质对膜形成的污染;与C-MF相比,CF-MF能够更有效地去除水中的有机物,当混凝剂氯化铁投加量为6 mg·L-1、回流絮体浓度为10 mg·L-1时,UV254和DOC的去除率分别达到了58.75％和49.7％. 【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2014(065)004 【总页数】7页(P1443-1449) 【关键词】循环絮凝;混凝;过滤;膜污染;SUVA;UMFI 【作者】王捷;程志杨;贾辉;张宏伟;黄亚丽【作者单位】天津工业大学中空纤维膜材料与膜过程省部共建国家重点实验室培育基地,天津300387;天津工业大学环境与化学工程学院,天津300387;天津工业大学环境与化学工程学院,天津300387;天津工业大学中空纤维膜材料与膜过程省部共

建国家重点实验室培育基地,天津300387;天津工业大学环境与化学工程学院,天津300387;天津工业大学中空纤维膜材料与膜过程省部共建国家重点实验室培育基地,天津300387;天津工业大学环境与化学工程学院,天津300387;天津膜天膜科技股份有限公司,天津300457 【正文语种】中文【中图分类】X52 膜过滤技术能够高效地截留污染物、细菌和病原菌，已成为水处理领域中最具有发展潜力的技术之一。而膜污染一直是抑制该技术发展的一个瓶颈，混凝作为膜分离的预处理方法，可以起到提高膜通量、减缓膜污染的作用。随着人们对水量、水质要求的进一步提高，混凝-膜过滤（coagulation membrane filtration，C-MF）越来越多地应用在饮用水处理中，为了更好地获得稳定的膜通量和延缓膜污染，改善和优化与膜工艺组合的混凝条件成为当前研究的热点，包括调节pH值、采用新型混凝剂、增加混凝剂剂量、投加氧化剂或助凝剂等手段[1-3]。循环絮凝-膜过滤工艺（circulating flocculation membrane filtration，CF-MF）将混凝产生的部分絮体进行回流再絮凝以减少混凝剂投加量。该工艺以投药量少、处理效果好的优势被广泛应用于污水处理当中[4]，然而在饮用水处理工艺中对循环絮凝鲜有报道。混凝能够有效去除水中的大分子有机物，虽然这部分有机物含量较低，但对膜造成的污染不可忽视。有研究表明，天然有机物（natural organic matter，NOM）是导致膜污染的重要因素之一[5-8]，可分为亲水性和疏水性两种物质。根据有机物亲疏水性强弱以及膜过滤条件的不同，其造成的膜污染有明显差异。Gray等[9]研究表明，UV254表征含有苯环、共轭双键和长链类分子量较大的有机物，此类有机物一般疏水性较强，对膜污染较为严重，Aoustin等[10]的研究也得出了相同的结论。DOC（dissolved organic carbon）代表总溶解性有机物，它们的亲水

混凝技术在印染废水处理中的应用及研究进展

混凝技术在印染废水处理中的应用及研究进展羊小玉;周律【摘要】概括了混凝技术在印染废水的预处理和深度处理以及印染废水回用工艺的预处理等领域的应用情况。介绍了目前用于印染废水处理的无机混凝剂、有机絮凝剂及复合混凝剂等的应用发展现状。复合混凝剂因各组分之间的协同作用提高了混凝性能，减少了投药量，进而降低了混凝污泥的产量。应对有机组分进行阳离子化，以减少无机组分的用量，并通过接枝反应等制备出具有多支链、含较多具有吸附功能的官能团结构的有机高分子，以提高混凝效果。应进一步针对实际印染废水，考察其他污染物以及实际操作条件对混凝效果的影响，以优化改良复合混凝剂。%The application situations of coagulation process in pretreatment and advanced treatment of dyeing wastewater and pretreatment for dyeing wastewater reuse are generalized. The application and development of inorganic coagulants,organic flocculants and composite coagulants used in dyeing wastewater treatment are introduced. The coagulation capability of composite coagulant is improved with synergistic effect of each component,therefore the reagent dosage is reduced and the production of coagulation sludge is decreased. It is proposed that:The organic components of composite coagulant should be treated by cationization to reduce the dosage of inorganic component, and the branched organic polymer with absorption function groups should be prepared by grafting reaction to improve the coagulation effect;For further research,the effects of other pollutants in real dyeing wastewater and the

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。国内外许多文献指出，采用低通量运行模式时，跨膜压差（TMP）可以控制在一定范围内，可以大大降低膜污染程度。有研究表明，超滤系统运行过程中的曝气会影响膜污染，曝气产生的扰动可以减少超滤膜的堵塞。彭静等利用Hermia数学模型和扫描电镜（SEM）研究了果胶模拟溶液体系，发现膜表面滤饼层的形成是膜污染的主要原因。研究短流程膜工艺中微塑料对膜污染的影响时也指出，无论是否进行混凝，滤饼层的积累始终是造成膜污染的关键诱因。腐殖酸（HA）引起的膜污染主要是不可逆污染[6]。另一些人认为，多糖有机物具有很强的亲和力，会优先吸附在膜上，这是造成不可逆污染的主要原因。因此，滤饼层的积累是造成膜污染的重要原因，而膜的不可逆污染主要是由有机污染物引起的。 2 超滤膜污染控制通过在超滤前加上一定的预处理来控制水中污染物数量,减轻污染物与膜之间的相互作用,能够可以有效减轻膜污染。目前,有几种常见的选择:混凝、吸附、氧化、生物处理等。 2.1 混凝混凝结合超滤在去除污染物、维持膜性能以及减少消毒副产物方面是一个有前途的方法。一般常用的无机混凝剂如铝盐和铁盐,机理为中和填料,清扫絮凝剂,改变絮凝剂的粒径,使杂质稳定到能被膜排斥的程度,形态主要取决于溶液的pH 范围。当带正电的混凝剂遇到带负电荷胶体或是NOM时,会収生化学反应,起到混凝作用。然而当过量的阳离子混凝剂遇到带负电荷的膜表面时,可能会収生膜表面的双电层压缩效应,这可能促进NOM吸附在膜表面。混凝作为预处理工艺的重点是提高超滤性能,超滤却不同于传统的过滤技术,在确定混凝剂的剂量、类型和

强化混凝技术研究及应用进展

强化混凝技术研究及应用进展下面是本店铺给大家带来关于强化混凝技术研究及应用进展相关内容，以供参考。通过综合大量文献，概述了强化混凝概念、机理和影响因素；介绍了强化混凝技术在国内外的应用；总结了强化混凝技术和混凝剂的研究进展情况；提出了强化混凝技术和混凝剂在研究和应用方面有待解决的问题，以供今后研究参考。强化混凝是在常规混凝的基础上，基于新型混凝剂的开发而发展起来的一种水处理工艺，能有效去除污染水体中的悬浮颗粒、胶体杂质、总磷和藻类等污染物质。关于强化混凝，有强化混凝、化学强化一级处理和强化絮凝等多种提法，本文统称之为强化混凝。强化混凝技术的概念还没有形成权威的解释，笔者认为，强化混凝技术是对常规混凝中药剂、混合、凝聚和絮凝任一环节或多环节的强化和优化，从而进一步提高对水中污染物，包括低分子溶解性污染物的净化效果。强化混凝作用机理与常规混凝并无太大差别，主要包括压缩双电层作用、吸附电中和作用、吸附-架桥作用、沉析物网捕作用和特殊混凝作用等。向污染水体投入混凝剂后，一方面通过压缩双电层和吸附电中和作用，胶体扩散层被压缩，ξ电位降低，胶体脱稳；另一方面通过吸附-架桥和沉析物网捕等作用使脱稳后的胶体相互聚结成大

的絮体并沉淀，最终固液分离。新型高分子混凝剂的使用使以上作用得到强化，它不仅具有以絮凝体吸附水中非溶性大分子有机污染物的物理吸附作用；又能对水中溶解性低分子有机物产生很强的化学吸附和强氧化等多种净化效果，从而可以提高污染物的去除率。但是，要取得良好的混凝效果还和许多因素有关，其中包括混凝剂品种、混凝剂投加量、水质、水力条件、水温、碱度和pH等。只有优化这些反应条件，使混凝剂在最佳条件下起作用，才能达到强化混凝提高常规混凝效果的目的。 1强化混凝技术在国内外的应用 1.1在生活污水处理中的应用英国早在1870年就开始应用混凝技术，但很快被生物处理所取代，到了20世纪80年代，随着新型高效混凝剂的不断问世，同时为了进一步提高污水中有机物和磷的去除率，强化混凝技术开始应用于实际工程。美国对于强化混凝技术在给水处理中的研究和应用较多，但是在城市污水处理中也有报道。美国落杉矶市的Hyperion污水处理厂采用一种阴离子高聚物（0.15mg/L），与10mg/L的FeCl3复配处理城市污水，连续运行6a，SS和BOD5的一级处理去除率稳定在83%和51%左右，同时对磷和重金属的去除效果也很好，而其基建费和运行费却只有二级处理厂的30%左右。南加利福尼亚4大污水处理厂通过对传统一级处理的工艺进行改进，投加FeCl3混凝剂和部分助凝剂，处理效果大幅度提高。改进后的一级处理工艺，SS去除率达到了85%，BOD5