膜污染成因和控制方法的研究现状
陈楚楚2120100523 导师张丽老师
摘要膜污染是限制膜生物反应器(MBR)应用和发展的瓶颈。本文简单介绍了两代膜生物反应器的组成结构，了解了膜污染的种类。然后详细分析了膜污染的成因，包括膜固有性质、膜分离操作条件、活性污泥混合液性质等对膜污染的影响。最后提出控制膜污染的方法，包括分离膜的选择、进水预处理、场效应、膜清洗、膜材料的改性等，并提出了MBR未来研究发展的重点方向。
关键词：膜污染；成因；控制方法；研究现状；
Research Status of Causes and the Control Methods of
Membrane Fouling
Abstract Membrane Bioreactor is under restriction in broad application and development because of membrane fouling. This paper supplely introduces composition structure of two generations of Membrane Bioreactor，and understanding the species of membrane fouling. Then detailed analysis the causes of membrane fouling，including the effects of the inherent nature of membrane，the separation operation condition of membrane and the activated sludge mixed liquor on membrane fouling. Finally puts forward some control methods of membrane fouling，including the selection of separation membrane，inflow pretreatment，field effect，membrane cleaning，improvement of membrane material etc，and the key research direction of MBR is also proposed.
Keywords：Membrane Fouling；Causes；Control Methods；Research Status；
膜生物反应器(MBR)是由膜分离技术与传统生物处理技术相结合而形成的一种新型高效水处理技术。它利用微生物的新陈代谢作用对反应基质进行生物转化，并利用膜组件分离反应产物并截留生物体，从而使它具有出水水质好、分离效率高、活性污泥浓度高、剩余污泥产量少、易于实现自动化控制等一系列优点[1-3]；但同时也存在膜分离技术的一些缺点，主要是能耗高、易堵塞、寿命短和费用高等。这些问题实质上都是由膜污染引起。膜污染严重制约和影响了MBR 在废水处理中的推广应用[4]膜生物反应器尤其是好氧膜生物反应器仍是膜法水处理专家们研究的热点，其中又以膜污染的机理以及应对措施的研究最多。因此，本文主要分析膜污染的形成机理、提出相应的防治措施。
1 膜生物反应器的介绍
第一代膜生物反应器使用管状膜，膜分离装置置于生物反应器之外并用泵进行水循环，称之为循环式(分置式)MBR，如图1所示。反应之后的泥水混合物经泵送入膜组件，透过液作为处理出水，浓缩液再返回反应器进一步降解。循环流导致了较高的能耗，典型值为3kWhm-3出水[6]。膜组件能耗的高低还取决于膜组件的构造[5]。液体在膜组件中的高速剪切流和循环泵的剪切力可以破坏微生物并直接导致生物反应器中的微生物失去活性。
图1 循环式（分置式）膜生物反应器示意图
浸没式(一体式)MBR首先在日本被开发并大量安装使用。它可以克服循环式MBR的缺点。在浸没式MBR中，膜组件直接浸没在泥水混合物中，透过液在抽吸泵的作用下流出膜组件，如图2所示。膜组件的下方有曝气装置，将空气压缩机送来的空气形成上浮的微气泡；在曝气的同时，紊动的液流在膜表面产生剪切力，有利于去除膜表面的污染物。浸没式MBR能耗的典型值为0.8kWhm-3出水[6]。当前浸没式MBR技术发展迅速，主要是因为此种构造的膜生物反应器具有较低的制造、维护和运行费用。使用的膜组件可以是垂直或水平放置的中空纤维，或者是垂直安放的平板膜[7]。
使用MBR的最主要限制因素是经济性[8]。和普通分离装置相比，膜组件的费用高、寿命短。膜分离的驱动力是压力差，这意味着操作费用也很高。为了使MBR装置有较好的经济性，必须优化设计膜分离步骤，充分控制膜污染。
图2 浸没式（一体式）膜生物反应器示意图
2 膜污染的分类及成因研究
MBR工艺的广泛应用不仅取决于自身的技术可行性，还取决于经济可行性；较高的运行费用是MBR推广应用中遇到的主要问题。膜生物反应器运行中的能耗问题实质上就是膜污染问题。在了解膜污染机理的基础上，选用适当的膜组件和操作方式可以有效地控制膜污染，提高膜与整个系统的使用性能和寿命。
2.1膜污染
废水中的固体颗粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜存在物理或化学作用而引起在膜面上的沉积或膜孔内的吸附造成膜孔径变小或堵塞，使膜的透水阻力增加，妨碍了膜面上的溶解与扩散，从而导致膜发生通量降低与分离性能变差的不可逆变化[9]
图3概括地列出了膜污染分类及其产生原因[10]。
图3 膜的污染分类及其产生原因
2.2膜污染的种类
2.2.1无机污染
膜的无机污染主要是指碳酸钙与钙、钡、锶等硫酸盐及硅酸盐等结垢物质的污染，其中碳酸钙和硫酸钙最常见。碳酸钙垢主要是由化学沉降作用引起的。二氧化硅胶体颗粒主要是由胶体富集作用决定。在膜生物反应器中保持水的紊流对于降低膜表面的无机污染是很重要的。
2.2.2浓差极化
当溶质不透过膜或只有少量透过而溶剂透过膜发生迁移时，产生了界面与主体液间的浓度梯度，引起溶质从界面向主体液的扩散，其结果会引起渗透压增加，这就使有限的操作压力减少，引起膜通量减少。但是浓差极化产生的作用是可逆的，一般可以通过增加主体溶液的湍流程度来减轻浓差极化现象的影响。
2.2.3生物污染
不可逆的膜污染和可逆的浓差极化均能引起膜性能的下降，但不可逆的膜污染是主要原因。需要特别注意的是膜的生物污染。
微生物通过向膜面的传递而积累在膜面形成生物膜。当生物膜积累到一定程度引起膜通量的明显下降时便形成生物污染。几乎所有的天然和合成高分子材料都易于被细菌吸附，即使是表面自由能很低的憎水性材料也是如此。在强化传递过程以增强生物降解效果的膜生物反应器中，微生物和膜面的接触得到了强化，使得细菌很容易吸附到膜面上形成生物膜，并进一步生长、繁殖形成生物污垢。形成生物膜的细菌由于自身代谢和聚合作用会产生大量的细胞外聚合物(EPS：extra-cellular polymeric substance)，它们将粘附在膜面上的细胞体包裹起来形成粘度很高的水合凝胶层，进一步增强了污垢与膜的结合力。
2.3 膜污染成因研究
影响膜污染的因素很多，包括膜材质、跨膜压力( TMP)、错流速率( CFV )、水力停留时间(HRT)、污泥停留时间( SRT )、混合液悬浮固体质量浓度(MLSS )、胞外聚合物( EPS)、溶解性微生物产物( SMP)等。
2.3.1膜固有性质对膜污染的影响
影响膜污染的膜固有性质包括膜材质、亲/疏水性、膜面电荷、膜孔径、孔隙率、粗糙度及膜组件结构等。
2.3.1.1 膜材质、亲/疏水性、膜面电荷膜材质通常分为有机和无机2种。研究人员认为，无机膜的通量远高于有机膜，但其高的造价限制了无机膜在MBR 中的广泛应用[11]。
膜材料的亲/疏水性对膜抗污染性能有很大影响。亲水性膜受吸附影响较小，具有更大的膜通量，比疏水性膜具有更优良的抗污染特性。值得注意的是，膜的亲/疏水性通常只在过滤初期对膜污染有较明显的影响，在初始膜污染形成后，污染物的化学特性将取代膜本身的化学特性成为主要影响因素。
膜面电荷与料液的电荷相同时，能改善膜面污染，提高膜通量。一般水溶液中胶体粒子带负电，所以选用电位为负的膜材质，由于同性相斥效应，能起到防止膜污染的作用。
2.3.1.2 膜孔径、孔隙率、粗糙度从理论上讲，在保证膜截留能力前提下，应尽量选择孔径或截留相对分子质量较大的膜，以得到较高的透水量。对于一定的过滤介质，存在一个最佳孔径范围，小于最佳孔径范围时，膜通量受膜固有阻力的限制，大于最佳孔径范围时，膜通量受膜污染的限制。此外，膜孔径分布范围和结构对膜污染也有着重要影响。通常认为膜孔径分布较窄的膜抗污染能力较强，而不对称膜的抗污染能力高于对称膜且易于通过清洗消除膜污染[12]。
膜孔隙率和粗糙度对膜污染行为也有潜在影响。通常孔隙率越大，TMP越小，但随孔隙率的变化，膜面性质如粗糙度等也发生改变，进而改变膜面吸附污染物的可能性。有机膜孔隙率通常高于无机膜，但膜通量往往低于无机膜。
2.3.1.3 膜组件结构SMBR 中常用膜组件为中空纤维膜和平板膜，而管式膜则主要应用于错流式膜生物反应器( CMBR )中。和中空纤维膜组件相比，平板膜组件造价稍高(约20%-25% ) ，填充度稍小(约25% ) ，不能进行较高强度的反洗，但平板膜组件能精确控制膜间通道从而保证良好的水力流动特性，膜污染小于同等操作条件下的中空纤维膜组件[13-14]。中空纤维膜组件放置的方向、填充度、张紧度和直径等都能影响膜污染状况。随着填充度的增加，理论上单位体积膜组件的通量应相应增长，但膜丝之间的干扰反而会降低膜通量，导致较严重的膜污染[15]。因此应根据具体反应器的体积、结构、曝气强度等条件选用合适的膜组件布置形式。
2.3.2 膜分离操作条件对膜污染的影响
影响膜污染的膜分离操作条件包括膜通量、TMP、曝气量、CFV、SRT、HRT、温度及操作方式等。
2.3.2.1 膜通量在膜过滤操作中，膜通量和TMP是相互关联的2个量。如果其他条件不变，要想获得更高的膜通量，就必须提高TMP，反之，如果增加或降低TMP，也会导致膜通量发生相应的变化。MBR 有恒通量和恒压力2种操作模式。
2.3.2.2 曝气量和CFV 一般而言，在SMBR 中随着曝气量和CFC的增加，污染物在膜表面的沉积得到改善，膜过滤通量相应提高。但SMBR 中曝气量和CFC并不是越大越好，一方面随着曝气量的增加能耗会相应增加，而且过大的曝气量会破坏活性污泥絮体结构，改变混合液和膜面EPS的浓度和成分使活性污泥颗粒变小，更容易在膜表面和膜孔内沉积，加剧膜污[16]。另一方面，CFV 的变化会改变由剪切引起的扩散从而影响颗粒从膜表面的迁移，进而影响滤饼层的厚度。较高的CFV减少了大颗粒沉积，导致污泥颗粒破碎，使滤饼层更加密实，并导致更高的TMP，同时还会刺激EPS的释放，加重膜污染。
2.3.2.3 SRT、HRT、温度、操作方式SRT 能影响MLSS、污泥组成、EPS 等参数，是MBR 中影响膜污染速率的重要操作条件。众多研究表明MBR中似乎存在一个最佳SRT，但实际应用中进行不同SRT的尝试并不现实，因此往往根据膜厂商推荐的MLSS来确定运行SRT[11]。
HRT 对膜污染存在着间接影响。首先HRT 的变化会直接导致膜通量的变化，进而改变膜过滤的状态，影响膜污染的速率。在相同的进水条件下，较短的HRT能提供给活性污泥更多的营养物质，使其增值速率加快，从而增加MLSS，影响膜过滤性能。
温度对膜分离的影响比较复杂，应综合考虑。Jiang等[17]考察了中空纤维
MBR 在17-18 ℃和13-14℃下的过滤性能，发现低温下过滤阻力较大，分析原因：1.低温增加混合液黏度，减小曝气产生的剪切力; 2低温下污泥解絮作用增强，导致污泥粒径减小和EPS释放; 3 低温降低膜面粒子的反扩散速率; 4低温下有机物降解化学需氧量( COD)的能力下降，导致混合液中SMP 和微粒COD 浓度增加。
Yamamoto等[18]提出在SMBR 中采用间歇抽吸的操作方式可有效减缓膜污染的发展。有学者针对抽吸时间、停抽时间对膜通量和膜污染的影响进行研究并得出了最佳抽停时间比[19]。阶段启动也被证明有利于减缓膜的不可逆污染。
2.3.3活性污泥混合液性质对膜污染的影响
影响膜污染的污泥混合液性状包括污泥组分、MLSS、污泥黏度、环境条件( pH 值、DO)、EPS、SMP、无机物及生物相等。
2.3.3.1 污泥组分、MLSS、污泥黏度污泥混合液包括悬浮固体、胶体和溶解物3种组分，膜污染是三者共同作用的结果。MLSS对动态层厚度和污泥黏度都有作用，对膜污染的影响比较复杂，但普遍存在一个合适的中间MLSS范围，在此范围内膜污染发展最缓慢。。
很多研究认为污泥黏度对膜污染有着非常重要的影响。在CMBR中，黏度增加会加大抽吸泵的摩擦阻力，降低CFV，影响膜污染速率。黏度增加还会降低氧传递速率，导致较低的溶解氧( DO)水平，恶化膜过滤性能[20]。但也有研究报道在黏度相差不大的情况下膜过滤性能受其影响很小[21]。MBR 中污泥黏度受MLSS 影响很大，一般来说随着MLSS 的增加污泥黏度也相应增加。
2.3.3.2环境条件( pH 值、DO)pH 值和DO属于环境条件指标，通过影响混合液其他性质间接影响膜污染。pH 值能影响絮体表面EPS含量、组成、疏水性、表面电荷、絮凝性和污泥活性等，此外pH 值还能改变膜面性质，进而影响污染物与膜之间的作用[22]。DO受反应器曝气量的控制，影响活性污泥组成、PSD、滤饼层结构等性质，通常认为较高DO 时膜过滤性能较好、膜污染较轻[20，23]。
2.3.3.3 EPS、SMP图3 为EPS、固定态EPS ( BEPS )、SMP、活性单元(菌胶团和生物膜)和基质之间的关系表述[11]。许多研究表明胞外聚合物(EPS)和溶解性微生物产物(SMP)对膜污染具有重要影响。Su在MBR的运行中发现膜污染与溶解性EPS中的多糖含量密切相关[24]。Moreau等比较了不同的MBR，认为所截留EPS中的多糖组分在膜污染中所起的作用要超过SMP总量的影响[25]。Yigit 也得到了类似的结论，并认为EPS中多糖组分对膜污染的影响比蛋白类物质大[26]。日本的Nagaoka研究了EPS在膜表面的降解过程，发现积累在膜表面的EPS 含量随时间发生变化，高分子EPS(分子质量≥1 000 ku)会逐渐降解为小分子EPS，并最终发生矿化从而减轻膜的过滤阻力[27]。
EPS对膜污染的作用除了受不同组分的影响外，还受到一些操作条件的影响。Min发现大分子有机化合物在MBR滤饼层污染中起重要作用，在高DO值(3. 7~5. 4 mg/L)下，膜污染情况得到了改善[28]。柏林工业大学的研究者们利用统一的分析和评价方法，考察了不同MBR反应器在不同条件下多糖对膜污染的影响，结果显示SMP仅在特定条件(如低污泥龄和大孔径)下影响膜污染[29]。
虽然关于EPS的研究很多，但对微生物产物与膜污染的关系仍需深入研究。在对荷兰某大型MBR长达1年的运行检测过程中，研究人员并没有发现SMP 浓度的变化与膜污染波动之间有明显的联系，同时污泥的过滤性能与温度、混合
液SS以及污泥容积指数的变化趋势之间也没有呈现出相关性[30]。
图3 EPS、固定态EPS ( BEPS )、SMP、活性单元(菌胶团和生物膜)和基质之间的关系表述[11]。
2.3.3.4 无机物和生物相由于膜的截留作用，无机物会在反应器内和膜表面积累。由扫描电镜在污染后的膜面观察到了由无机盐类形成的规则晶体[31]。在无机物形成的污染层中，常见的是Ca，Mg，Si，Fe等易形成较小溶解性化合物的元素，主要与进水成分有关。
MBR中的生物相会改变污泥形态、PSD、EPS、黏度等参数，影响膜污染。Meng等[32]发现在MBR 的运行过程中，丝状菌对膜污染起到极为重要的作用，过多或过少的丝状菌都会导致严重的膜污染。缺少丝状菌的污泥絮体比较细碎，容易产生严重的膜孔堵塞，而含有过量丝状菌的活性污泥会形成厚实牢固的滤饼层，增大过滤阻力。
3控制膜污染的措施
我们可以从膜生物反应器的设计和运行两方面来进行优化，降低膜污染，降低运行费用，提高系统的处理能力。
3.1分离膜的选择
MBR中膜的主要作用是对悬浮固体提供一个障碍物。生物反应器中的固液混合物通常是一个复杂的混合物，对不同物质的去除性能取决于所选用的膜。表1列举出常用膜对不同物质的过滤性能[7]。
微滤膜(MF：microfiltration)的孔径小至0.1~0.2μm。它们能够有效地滤去固体悬浮物，包括绝大多数细菌，并且可以部分移去病毒和大分子溶质。固液混合物中主要的大分子溶质是由细菌产生的EPS，通过吸附作用作为污染物滞留在膜的表面而被滤去。因此，微滤膜能够部分去除MBR处理水中的BOD，主要是悬浮固体物。在膜未被污染时，对于一定的处理出水流量，微滤膜的跨膜压差(TMP：transmembrane pressure)较低，但会因为膜污染而逐渐失去这一特性。
超滤膜(UF：ultrafiltration)的孔径从5nm到0.1μm。这些膜能够有效地滤去病毒和胞外多聚物，因此也能够去除MBR处理水中的BOD。对于给定的出水流量，超滤膜有比微虑膜高的TMP，特别是在操作循环的初始阶段。
纳滤膜(NF：nanofiltration)有着2nm级的孔径。除一些单共价键离子和一些低分子量的有机物外，纳滤膜能够滤去绝大部分物质。因为有着很高的水力学阻力，它们很少应用于MBR，但在特定领域有一定的应用。
膜材料可以是有机高分子或无机陶瓷。废水处理中要求使用价格较低的部件，无机膜相对较高的价格使它们在MBR中的应用处于不利的地位。一些膜的物理和化学特性使得它们适合应用于MBR。这些特性包括亲水性。众所周知亲水性的高分子膜不易被生物固体和溶解性生物质污染，纤维素材料受到青睐；但也不排除一些憎水性材料如聚烯烃和含氟聚合物。膜材料能够抵御化学清洗剂的侵蚀并能够经受周期性的破坏力，特别是反冲洗或曝气鼓泡，并且要有适当的价格，许多应用场合需要使用低价格的部件，易于制造。一些材料更易于被制成微孔膜或经挤出加工成为中空纤维。通常使用的高分子成膜材料包括聚烯烃、聚砜和聚偏氟乙烯。
3.2 进水预处理
针对进水中大分子有机物的污染问题，向体系中投加改性阳离子聚合物可以起到絮凝并减轻膜污染的作用，或者调整料液的pH值以去除给膜带来污染的物质，从而减轻膜过程的负荷和污染，如Yoon等研究了改性阳离子聚合物对MBR 中垂直放置的中空纤维膜的影响，结果显示投加改性阳离子聚合物后，在低曝气速率(2 L/min)下平均膜通量可增加78%，当曝气速率>4 L/min后膜通量增幅约为40%[33]。Guo等研究了悬浮载体生物过滤、粉末活性炭吸附以及投加网状聚氨酯海绵等措施，结果显示，这些措施对膜污染控制均起到了一定效果[34]。另外，在此次会议上，Frechen教授总结了MBR的预处理设施如格栅(其类型、孔径)等对膜污染的影响，指出不应仅仅关注筛孔的名义孔径，还应考虑孔的形状等因素。Frechen的试验结果表明，在孔形状相同时，孔径越小则对SS和COD的截留率越高，在相同孔径下网格孔比条形孔的截留率高得多[35]。Chang等比较了膜组件在不同安装位置时对膜污染的影响，结果发现膜组件在反应池上部时可以明显减轻膜污染，这也在中试中得到了证实，且反应池上部的MLSS比下部的低16% ~33%[36]。
3.3场效应
在厌氧中空纤维膜生物反应器的运行中，文湘华等采用超声波进行膜污染控制，试验结果显示，超声波可以有效控制膜污染[37]，其机理可能是超声波引起微小颗粒对膜表面的撞击作用以及超声波产生的羟基自由基与膜表面污染物的化学反应。
3.4膜清洗
膜的清洗包括膜的反冲洗、膜的化学清洗和超声波清洗等[38]。采用少量膜出水对膜组件进行周期性反冲洗能显著提高膜通量。但反冲洗要消耗一定量的净化水，反冲洗过于频繁会使膜出水量过分下降；反冲洗间隔过长，反冲洗后膜通量衰减较快，无法长时间保持稳定的反冲洗效果。经过长期运行，随着膜污染的增加，反冲洗后的膜通量不能完全恢复，必须对膜进行化学清洗。常用的化学试剂有稀酸、稀碱、酯、表面活性剂、络合剂和氧化剂等。对不同的膜，选择化学试剂要慎重，以防止化学清洗剂对膜的损害。超声波清洗主要是利用超声波在液体中空化作用达到清洗目的，与此同时，超声波在液体中又能起到加速溶解和乳化作用。用超声波清洗，质量好，速度快，尤其对于采用一般常规清洗方法难以达到要求、几何形状比较复杂的被清洗物，超声波效果更为明显。
魏春海等开展了长达3年的膜组件在线化学清洗中试研究，结果表明以3000 mg/L的次氯酸钠溶液为主要清洗剂，对凝胶层污染和膜孔堵塞有明显的效果，可使MBR在维持30~35 L/(h·m2)的高通量和8~15 g/L的高MLSS条件下稳定运行[39]。在平板膜构成的浸没式MBR中，同样的膜清洗药剂(NaClO)在不同的清洗工况下效果也不同，Guglielmi对比了两种清洗方式：一种是高浓度的次氯酸钠低频率清洗(2000 mg/L，1次/3月)，另一种是低浓度的次氯酸钠高频率清洗(200 mg/L，1次/月)，试验结果表明前者对膜污染的控制效果更好[40]。
3.5膜材料的改性
膜的亲水性或疏水性，所带电荷性及大小均会影响到膜分离的效果，因此对膜材料的改性也是减轻膜污染的一个重要研究方向。Pan等将TiO2纳米颗粒覆盖在市售有机微滤膜表面，有效增加了膜的亲水性，在死端过滤试验中改善了膜的过滤性质[41]。但是也有研究认为膜的亲、疏水性或许不是决定膜污染性质的根本原因，Choi等选择了孔径均为0. 1μm的3种不同材质的膜(膜材质分别为聚四氟乙烯PTFE、聚碳酸酯PCTE和聚酯PETE)，比较了它们的表面粗糙度、亲疏水性和抗污染性能，发现前两者与后者并没有明显的联系[42]。该研究者还提出了另一个证据，即对于具有不同亲疏水性膜的MBR，上清液和过滤液中的组分之间并没有明显差别。
4结论及展望
膜的高制造成本以及污染问题一直是阻碍MBR广泛应用的两大因素。随着制膜工艺的不断成熟，膜的制造成本进一步接近于实用。对膜污染机理及其控制的研究，使MBR的运行费用的降低成为现实。目前，膜生物反应器尤其是好氧膜生物反应器仍是膜法水处理专家们研究的热点，其中又以膜污染的机理以及应对措施的研究最多。由此可以看出，膜污染仍然是目前膜应用中需要克服的最大问题。另外，在工程应用方面，MBR整体系统的能耗以及经济性也是至关重要的一点，决定着MBR能否作为污水的再生、饮用水生产的主要技术。
综上所述，对于包括MBR在内的膜法水处理技术，膜污染机理和控制方法及其节能降耗仍是下一步研究的重点。随着水质标准的严格化，与其他工艺组合的膜法水处理技术将得到广泛应用。
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水污染控制工程下册重点知识点 第九章污水水质和污水出路 1、污水类型:生活污水、工业废水、初期雨水、城镇污水 2、物理指标:温度、色度、嗅和味(异臭:S和N化合物、挥发性有机物、氯气、总固体(溶解性固体DS、悬浮固体SS)固体残渣根据挥发性能可分为挥发性固体VS、固定性固体FS 3、有机物指标:BOD、COD、TOC、TOD (燃烧化学氧化反应) 4、无机物指标:PH (6-9)、植物营养元素、重金属、无机性非金属有害物（总砷、含硫化合物、氰化物） 5、生物指标:细菌总数、大肠菌数、病毒 6、自净作用:物理、化学、生物 7、混合过程:竖向混合阶段、横向混合阶段、断面充分混合后阶段(POP 下降) 8、根据BOD5与DO曲线，可以把该河划分为清洁水区、污染恶化区、恢复区、清洁水区 9、污水排放标准：浓度标准、总量控制标准、国家排放标准、行业排放标准、地方排放标准 10、一级处理:主要去除SS 、COD 、BOD 11、二级处理:去除有机物(90%) 12、三级处理:去除N 、P ,色度 第十章污水的物理处理
1、污水的物理处理法去除对象主要是污水中的漂浮物和悬浮物，采用的主要方法有：筛滤截留法、重力分离法、离心分离法 2、格栅作用:截留污水中较粗大漂浮物和悬浮物 3、格栅设计的主要参数:确定栅条间隙宽度 4、按格栅形状，可分为平面格栅、曲面格栅 5、曲面格栅:固定曲面格栅、旋转鼓式格栅 6、清渣方式:人工清渣(过水面积不小于灌渠有效面积的2倍)机械清渣(1.2倍) 7、工业废水根据水质确定是否有沉砂池 8、水流适当流速:0.4-0.9 污水通过格栅:0.6-1 最大 1.2-1.4 9、在典型的污水处理厂中沉淀法可用于下列几个方面：污水处理系统的预处理、污水的初级处理、生物处理后的固液分离、污泥处理阶段的污泥浓缩 10、沉淀类型:自由沉淀(水中悬浮固体浓度不高) 、絮凝沉淀(悬浮颗粒浓度不高(活性污泥二沉池中间)、区域沉淀(悬浮颗粒浓度高，二沉池下部、重力浓缩开始) 、压缩沉淀(高浓度悬浮颗粒，污泥浓缩、重力浓缩) 11、斯托克斯公式 u=(P 固 -P gd2/18μ 12、水温上升,黏度减小、沉速增大 13、理想沉淀池:进口区、沉淀区、出口区、缓冲区、污泥区 14、沉淀池工作原理:利用水中悬浮颗粒可沉降性能,在重力作用下产生下沉作用
室内空气甲醛污染相关问题研究进展 摘要：随着经济的发展和城市建设脚步的加快，室内空气甲醛污染问题已成为 全球的公共卫生问题，受到各国的重视和人们的普遍关注。此文以近年知网和Pubmed等数据库研究报道为基础，对室内空气甲醛污染相关报道情况进行分析，从室内空气中甲醛的危害、室内空气中甲醛的来源与暴露和室内空气中甲醛去除 方法三个方面进行综述。对甲醛危害方面主要就甲醛致癌、导致白血并导致过敏 及其他毒性四个方面进行总结;在甲醛来源与暴露方面就家居装修、室内气体燃烧 不完全和职业暴露等几方面对文献进行梳理;在甲醛消除方面主要总结吸附剂吸附法、光催化方法和植物吸附法等方法，为室内空气甲醛污染的防治提供借鉴。 关键词：室内空气；甲醛污染；问题研究 引言 在建筑室内环境当中，使用的建筑室内装修装饰材料、家具材料、装修材料 等均会在不同程度上影响着室内环境空气质量，是导致出现室内环境空气污染问 题的"元凶"。而通过积极对室内环境空气污染情况进行精准检测，了解具体的污 染程度和污染源头，则能够有效帮助人们更有针对性地防范室内环境空气污染问题，改善室内环境空气条件。因此本文将通过着重围绕室内环境空气污染检测以 及防治措施进行简要分析研究。 1室内环境空气污染的问题 1.1室内空气污染产生的原因及其对人体的危害 甲醛是引起室内空气污染的首要污染物，很多因室内空气污染患病的家庭大 部分都可以归结为甲醛这一罪魁祸首。甲醛是一种无色的液体，通常被人们用于 防腐剂，我国食品卫生及环保材料都有关文件中都严格禁止甲醛添加或者甲醛超标，甲醛与人体接触后会导致皮肤黏膜受到刺激，引起头痛、食欲不振、失眠等，严重的导致白血玻那么在室内装修过程中，甲醛是怎样产生的呢？首先，家庭装 修的装修材料，如人造板、颗粒板、聚合板是造成甲醛污染的主要来源。其次， 用甲醛做防腐剂的涂料、化妆品等产品也造成了隐性污染，包括在室内吸烟，每 支烟挥发的烟气中含有甲醛20-80微克，它也有协调致癌的作用。 1.2氨气污染 一般在混凝土结构的建筑室内工程或是对木质板材的家具进行加压成型时， 会选择使用大量的粘合剂，而此类粘合剂当中大多含有氨。有研究人员通过长期 研究，发现氨会对人体的上呼吸道、鼻粘膜等产生强烈的刺激作用，随着人体接 触氨气以及氨类物质时间的不断延长，将会从最初表现为轻微鼻咽炎，慢慢发展 至咽喉肿痛、流泪咳嗽、胸闷气短等症状，同时可能还会伴有各种更为严重的症 状譬如头晕目眩、恶心头痛等等，人在大量吸入氨之后，氨将经由肺泡直接进入 血液中，通过与血红蛋白进行结合，进而对人体内的氧气运送功能产生破坏性影响。 1.3氡气污染 在部分室内装修工程中，为了使得装修风格看上去上档次，一般会选择使用 瓷砖、大理石或是石膏等建筑材料，而此类石板材料当中通常会含有一定量的天 然放射性氡。氡本身的天然放射性使其相比于其他类型的室内环境污染物更加不 易被消除，当室内环境中氡含量远远超过国家规定标准，势必会对人体健康造成 不良影响，目前世界卫生组织也将氡划分至环境致癌物的范畴当中，其危害程度 可见一斑。
２００６年２月 Ｆｅｂ．２００６ ?110? 文章编号：1673-1212(2006)01-0110-03 膜生物反应器（ Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｂｉｏ－ｒｅａｃｔｏｒ―ＭＢＲ）是将膜分离技术与生物反应原理相结合而开发的一种新型污水处理工艺。与传统工艺相比具有固液分离效果好、生物反应器内生物量高、污泥产量低、出水水质好、占地面积小等优点。但是在膜分离过程中出现的膜污染严重的影响了膜的通透性能，增加了工艺的运行成本，已成为影响该技术推广使用的一个关键问题。因此，有必要对ＭＢＲ膜污染的形成机理及主要影响因素进行分析并研究相关控制方法，以期为推广该项新技术的工业化应用创造条件。 １ ＭＢＲ膜污染的形成机理及主要影响因素 １．１ 形成机理 所谓膜污染是指处理物料中的微粒、胶体颗粒以及溶质大分子由于与膜存在物理、化学作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附和沉积造成膜孔径变小或 堵塞，使膜通量及膜的分离特性产生变化的现象。［１］ 造成 ＭＢＲ膜污染的直接物质来源是生物反应器中的污泥混合液，成分包括微生物菌群及其代谢产物、废水中的大小有机分子、溶解性物质和固体颗粒等。通常，在ＭＢＲ膜过滤过程中，膜污染的形成机理主要有以下几种：１．１．１ 小于膜孔径的颗粒物质在膜孔中吸附，通过浓缩、结晶、沉淀及生长等作用使膜孔产生不同程度的堵塞，造 成膜污染。 ［５］１．１．２ 料液中的悬浮物、胶体物质及微生物被膜拦截，物质间通过吸附、架桥、网捕等作用结合在一起，在膜表面沉积形成沉积层，降低膜通量，造成膜污染。１．１．３ 膜穿透压力及膜孔的堵塞造成膜表面出现浓差极 化现象，当达到极限浓度后，溶解性难降解小分子有机物析出并与污泥混合液悬浮固体（ＭＬＳＳ）结合在膜表面形 成凝胶层，造成膜污染。 ［５］ 第二种机理形成的沉积层与膜表面的结合力较弱，控制膜出水通量在合理的范围内可减少污泥絮体在膜表面的沉积。此外，在膜过滤过程中，曝气或膜面错流等操作形成的剪切力和扰动作用基本可以将沉积层去除，它对膜的通透性能影响不大。造成膜通透性能降低的主要污染因素是膜孔的堵塞和凝胶层的形成。在膜过滤过程中水力作用很难将这两种污染去除，必须通过专门的膜清洗才能恢复膜的通透性，这也是导致工艺运行费用增加的主要原因之一。控制膜污染的主要目的是确保膜的通透性，降低运行成本。因而，膜孔的堵塞和抑制凝胶层的形成是ＭＢＲ膜污染控制的重点。１．２ 影响因素 影响膜孔堵塞的主要因素是料液中的生物相尺寸和膜自身的特性。一般生物相尺寸越小越容易堵塞膜孔且孔内微生物在营养物充足时会出现滋生现象，加重膜孔 堵塞程度。［１０］膜的特性主要有膜材质、膜孔径大小、空隙 率、亲疏性、电荷性质和粗糙度等。不同特性的膜吸附料液颗粒物的程度不同，所以污染的程度也不同。影响凝胶层析出的因素为料液生物相尺寸和反应器中的溶解性难降解有机物浓度。溶解性难降解有机物这里主要是指胞外聚合物（ＥＰＳ）会导致溶液粘度的增加，堵塞污泥絮体颗粒之间的空隙，改变膜面形成的空隙率的结构，是凝胶 层形成的主要因素。［５］生物相尺寸越小在过滤过程中越容 易达到膜表面，形成比阻更高的致密层，加速凝胶层的形成。此外，膜的出水通量在膜过滤过程中控制着浓差极化 收稿日期： ２００５－０９－２３ 作者简介：蒋波（１９７９－），男，江苏徐州人，中国矿业大学环测学院工程系在读硕士研究生，主要研究方向为污水处理技术。 ＭＢＲ膜污染形成机理及控制 蒋波１，王丽萍２，华素兰３，张传义４ （１．２．３．４中国矿业大学 环测学院， 江苏 徐州 ２２１００８） 摘 要： 膜污染问题是影响膜生物反应器（ＭＢＲ）技术推广使用的一大障碍。本文通过对ＭＢＲ膜污染的形成机理及主要影响因素的分析研究，认为造成膜通透性能降低及工艺运行成本增加的主要污染因素是膜孔的堵塞和凝胶层的形成，在膜过滤过程中，采用优化选择膜组件及运行操作条件、改善污泥混合液的生化特性、确定临界污泥浓度、膜清洗等方法可减少膜孔的堵塞，抑制凝胶层的形成，有效的控制膜污染。关键词： ＭＢＲ 膜污染 凝胶层 胞外聚合物（ＥＰＳ） 中图分类号：X703 文献标识码：B ENVIRONMENTAL SCIENCE AND MANAGEMENT
1、生化需氧BOD：量表示水中有机物被好氧微生物分解时所需的氧气量称生化需氧量（以mg/L为单位） 2、化学需氧量（COD），是在一定的条件下，用化学氧化剂氧化水中有机污染物时所消耗的氧化剂量（以mg/L为单位）。 3、水体自净作用：经过水体的物理、化学与生物的作用，使污水中污染物的浓度得以降低，经过一段时间后，水体往往能恢复到受污染前的状态，并在微生物的作用下进行分解，从而使水体由不洁恢复为清洁，这一过程称为水体的自净过程。 水体自净过程包括：物理净化、化学净化、生物净化。 物理净化：稀释、扩散、沉淀 化学净化：氧化、还原、分解 生物净化：水中微生物对有机物的氧化分解作用 氧垂曲线：表示水体受到污染后，水中溶解氧含量沿河道的分布呈下垂状曲线。在排污口下游河水中，溶解氧含量因有机物生物氧化的脱氧作用而显著下降，又由于下游大气复氧和生物光合作用等而使溶解氧含量增加。下垂曲线的临界点(氧垂点)，其溶解氧含量最小。 4、格栅、筛网的主要作用是什么？各使用于什么场合？ 在排水工程中，格栅倾斜安装在进水的渠道内，或进水泵站集水井的进口处，用来去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大悬浮物，以保证后续处理设施的正常运行。 筛网可有效去除和回收废水中夹带的纤维状杂质，如：羊毛、化纤、纸浆等。可作为预处理，也可作为重复利用水的深度处理。 5、沉淀是利用水中悬浮颗粒和水的密度差，在重力作用下产生下沉作用，以达到固液分离的一种过程。沉淀类型：自由沉淀、絮凝沉淀、区域沉淀、压缩沉淀 （1）自由沉淀：悬浮颗粒浓度不高；沉淀过程中悬浮固体之间互不干扰，颗粒各自单独进行沉淀, 颗粒沉淀轨迹呈直线。沉淀过程中,颗粒的物理性质不变。发生在沉砂池中。(2)絮凝沉淀：悬浮颗粒浓度不高；沉淀过程中悬浮颗粒之间有互相絮凝作用，颗粒因相互聚集增大而加快沉降，沉淀轨迹呈曲线。沉淀过程中，颗粒的质量、形状、沉速是变化的。化学絮凝沉淀属于这种类型。 (3)区域沉淀或成层沉淀：悬浮颗粒浓度较高（5000mg/L以上）；颗粒的沉降受到周围其他颗粒的影响，颗粒间相对位置保持不变，形成一个整体共同下沉，与澄清水之间有清晰的泥水界面。二次沉淀池与污泥浓缩池中发生。 (4)压缩沉淀：悬浮颗粒浓度很高；颗粒相互之间已挤压成团状结构，互相接触，互相支撑，下层颗粒间的水在上层颗粒的重力作用下被挤出，使污泥得到浓缩。二沉池污泥斗中及浓缩池中污泥的浓缩过程存在压缩沉淀。 6、理想沉淀池划为四个区域：进口区域、沉淀区域、出口区域及污泥区域，并作下述假定：（1）沉淀区过水断面上各点的水流速度均相同，水平流速为v （2）悬浮颗粒在沉淀区等速下沉，下沉速度为u （3）在沉淀池的进口区域，水流中的悬浮颗粒均匀分布在整个过水断面上 （4）颗粒一经沉到池底，即认为已被去除 8、u一定时，增加表面积A时，去除率E提高，所以对容积一定的沉淀池，池深越浅时，表面积A越大，即去除率E越大。 9、加压溶气浮上法处理废水的基本原理是什么？ 在一定压力作用下，将空气溶于水中，并达到指定压力下的饱和状态，然后将过饱和液突然降至常压，溶解在水中的空气即以非常细小的气泡释放出来。这些数量众多的气泡与水中的悬浮颗粒产生粘附作用，使这些夹带了无数小气泡的颗粒的密度小于水而产生上浮作用。
电渗析技术的发展及应用 08食科汪强 20080808132 摘要：电渗析技术属于膜分离技术, 广泛应用于食品、化工、废水处理等行业的分离纯化的生产过程中, 有效率高、清洁卫生及经济节能等优点。本文简述了电渗析技术的类型, 重点论述了电渗析技术的原理, 介绍了电渗析技术在食品行业以及在废水处理中应用研究, 并对其发展前景进行了展望。 关键词:电渗析;膜;应用 电渗析是在外加直流电场的作用下, 利用离子交换膜的选择透过性, 使离子从一部分水中迁移到另一部分水中的物理化学过程。电渗析器, 就是利用多层隔室中的电渗析过程达到除盐的目的。电渗析器由隔板、离子交换膜、电极、夹紧装置等主要部件组成。离子交换膜对不同电荷的离子具有选择透过性。阳膜只允许通过阳离子, 阻止阴离子通过, 阴膜只允许通过阴离子, 阻止阳离子通过。在外加直流电场的作用下, 水中离子作定向迁移。由于电渗析器是由多层隔室组成, 故淡室中阴阳离子迁移到相邻的浓室中去, 从而使含盐水淡化。在食品及医药工业, 电渗析可用于从有机溶液中去除电解质离子, 在乳清脱盐、糖类脱盐和氨基酸精制中应用得都比较成功[ 1] 。电渗析作为一种新兴的膜法分离技术, 在天然水淡化, 海水浓缩制盐, 废水处理等[ 2] 方面起着重要的作用, 已成为一种较为成熟的水处理方法。 1 .电渗析技术的类型 1.1倒极电渗析( EDR) 倒极电渗析就是根据ED 原理,每隔一定时间(一般为15～20 min) ,正负电极极性相互倒换,能自动清洗离子交换膜和电极表面形成的污垢,以确保离子交换膜工作效率的长期稳定及淡水的水质水量。 1.2液膜电渗析( EDLM) 液膜电渗析是用具有相同功能的液态膜代替固态离子交换膜[3 ] ,其实验模型就是用半透玻璃纸将液膜溶液包制成薄层状的隔板,然后装入电渗析器中运行。利用萃取剂作液膜电渗析的液态膜,可能为浓缩和提取贵金属、重金属、稀有金属等找到高效的分离方法,因为寻找对某种形式离子具有特殊选择性的膜与提高电渗析的提取效率有关。提高电渗析的分离效率,直接与液膜结合起来是很有发展前途的。 1.3填充床电渗析( EDI) 填充床电渗析( EDI) 是将电渗析与离子交换法结合起来的一种新型水处理方法,它的最
电渗析技术的简介 一、电渗析技术简介及其发展背景 电渗析(eletrodialysis,简称ED) 技术是膜分离技术的一种,它将阴、 阳离子交换膜交替排列于正负电极之间,并用特制的隔板将其隔开,组成除盐(淡化)和浓缩两个系统,在直流电场作用下,以电位差为动力,利用离子交换膜的选择透过性,把电解质从溶液中分离出来,从而实现溶液的浓缩、淡化、精制和提纯。 电渗析技术的研究始于德国,1903年,Morse和Pierce把2根电极分别置于透析袋内部和外部溶液中,发现带电杂质能迅速地从凝胶中除去;1924年,Pauli采用化工设计的原理,改进了Morse的实验装置,力图减轻极化,增加传质速率。但直到1950年Juda首次试制成功了具有高选择性的离子交换膜后,电渗析技术才进入了实用阶段,其中经历了三大革新: (1) 具有选择性离子交换膜的应用; (2) 设计出多隔室电渗析组件; (3) 采用频繁倒极操作模式。 现在离子交换膜各方面的性能及电渗析装置结构等不断革新和改进,电渗析技术进入了一个新的发展阶段,其应用前景也更加广阔。 电渗析器由隔板、离子交换膜、电极、夹紧装置等主要部件组成。离子交换膜对不同电荷的离子具有选择透过性。阳膜只允许通过阳离子,阻止阴离子通过,阴膜只允许通过阴离子,阻止阳离子通过。在外加直流电场的作
用下,水中离子作定向迁移。由于电渗析器是由多层隔室组成,故淡室中阴阳离子迁移到相邻的浓室中去,从而使含盐水淡化。在食品及医药工业,电渗析可用于从有机溶液中去除电解质离子, 在乳清脱盐、糖类脱盐和氨基酸精制中应用得都比较成功。 电渗析作为一种新兴的膜法分离技术,在天然水淡化,海水浓缩制盐,废水处理等方面起着重要的作用,已成为一种较为成熟的水处理方法。 二、几种电渗析技术 1 倒极电渗析( EDR) 倒极电渗析就是根据ED 原理,每隔一定时间(一般为15～20 min) ,正负电极极性相互倒换,能自动清洗离子交换膜和电极表面形成的污垢,以确保离子交换膜工作效率的长期稳定及淡水的水质水量。在20 世纪80 年代后期,倒极电渗析器的使用, 大大提高了电渗析操作电流和水回收率,延长了运行周期。EDR 在废水处理方面尤其有独到之处,其浓水循环、水回收率最高可达95 %。 2 液膜电渗析( EDLM) 液膜电渗析是用具有相同功能的液态膜代替固态离子交换膜,其实验模型就是用半透玻璃纸将液膜溶液包制成薄层状的隔板,然后装入电渗析器 中运行。利用萃取剂作液膜电渗析的液态膜,可能为浓缩和提取贵金属、重金属、稀有金属等找到高效的分离方法,因为寻找对某种形式离子具有特殊选择性的膜与提高电渗析的提取效率有关。提高电渗析的分离效率,直接与液膜结合起来是很有发展前途的。例如,固体离子交换膜对铂族金属
M BR 膜污染机理及其控制 杨红群 周艳玲 (九江学院化学化工学院,江西九江 332005) 摘 要:本文论述了膜生物反应器中膜的污染机理及其控制。关键词:膜生物反应器 膜污染 机理 控制 1 用于水处理的膜生物反应器技术简介 活性污泥法将生物反应器与二沉池结合起来,是最常用的废水处理方法。常规活性污泥法(C ASP :con 2 ventional activated sludge process )的成功与否取决于依靠 重力进行分离的二沉池的运行效果,但在实际应用中,污泥的沉降性不易控制,处理效果不稳定。膜生物反应器技术(M BR :membrane bioreactor )将活性污泥法水处理技术和膜分离技术结合起来,可以避免C ASP 中污泥沉降性难以控制的问题并且可以替代二沉池。最初报 道的应用于活性污泥法水处理的膜为超滤膜[1]。由于膜能够将生物反应器中的泥水完全分离,可以根据废水特征和其它设计参数将污泥浓度增高至任何适当的浓度。高的活性污泥浓度可以保证在各种进水条件下均能取得较好的出水水质,并且可以减小水处理厂占地空间。M BR 使用的膜有着较小的孔径(对微滤膜来讲通常为0.1μm ),这意味着出水中的悬浮固体(SS:sus 2 pended s olids )很少,微生物量也比常规活性污泥法出水 中的含量低很多 。 图1 循环式(分置式)膜生物反应器示意图 第一代膜生物反应器使用管状膜,膜分离装置置于生物反应器之外并用泵进行水循环,称之为循环式 (分置式)M BR ,如图1所示。反应之后的泥水混合物经 泵送入膜组件,透过液作为处理出水,浓缩液再返回反应器进一步降解。循环流导致了较高的能耗,典型值为3kWhm -3出水[2]。膜组件能耗的高低还取决于膜组件的构造[1]。液体在膜组件中的高速剪切流和循环泵的剪切力可以破坏微生物并直接导致生物反应器中的 微生物失去活性。 浸没式(一体式)M BR 首先在日本被开发并大量安装使用。它可以克服循环式M BR 的缺点。在浸没式 M BR 中,膜组件直接浸没在泥水混合物中,透过液在抽 吸泵的作用下流出膜组件,如图2所示。膜组件的下方有曝气装置,将空气压缩机送来的空气形成上浮的微气泡;在曝气的同时,紊动的液流在膜表面产生剪切力,有利于去除膜表面的污染物。浸没式M BR 能耗的
收稿日期：2011－04－18 作者简介：陈默（1986—），硕士研究生，从事含能化合物的合成研究；王建龙，教授，博士生导师，通讯联系人，主要从事含能化合物合成及炸药中间体的制备、 应用及开发。新型膜分离技术的研究进展 陈 默，曹端林，李永祥，王建龙 （中北大学化工与环境学院，山西太原030051） 摘要：膜分离技术是一项新兴的高效、快速、节能的新型分离技术。作为一种新型分离技术，在多种领域得到了广泛的应用。综述了反渗透、 电渗析、纳滤、微滤、超滤、气体分离、渗透汽化和膜反应器等各种膜分离技术的分离原理、特点，在工业中的应用以及目前存在的问题。最后展望了膜技术的应用前景。关键词：膜分离；原理；应用；进展中图分类号：TQ028．8 文献标识码：A 文章编号：1008－021X （2011）05－0031－03 Research Progress of Membrane Technology CHEN Mo ，CAO Duan －lin ，LI Yong －xiang ，WANG Jian －long （College of Chemical Engineering and Environment ，North University of China ，Taiyuan 030051，China ）Abstract ：The membrane extraction technique is a new type extraction technique with high efficiency ，high speed and saving energy．Membrane separation technology is applied widely as a new kind of separation technology．The separation mechanism and characteristics of different kinds of membrane technologies were introduced ，including electrodialysis ，reverse osmosis ，nanofiltration ，ultrafiltration ，microfiltration ，gas separation ，pervaporation ，membrane reactor．Further more ，the application and current problems of different membrane technologies were extensively summarized．Finally ，application prospect of membrane separation technology was presented．Key words ：membrane separation ；principle ；application ；progress 膜分离技术主要是采用天然或人工合成高分子 薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分流质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集操作。与传统分离方法（蒸发、萃取或离子交换等）相比，它是在常温下操作，没有相变，最适宜对热敏性物质和生物活性物质的分离与浓缩，具有高效、节能，工艺过程简单，投资少，污染小等优点，因而在化工、轻工、电子、医药、纺织、生物工程、环境治理、冶金等方面具有广泛的应用前景。1膜分离技术的分离原理和特点1．1 纳滤 纳滤膜具有纳米级孔径，截留相对分子质量为200 1000，能使溶剂、有机小分子和无机盐通过。纳滤膜的分离机理模型目前的看法主要是空间位阻－孔道模型。与超滤膜相比，纳滤膜有一定的荷电容量；与反渗膜相比，纳滤膜又不是完全无孔的。纳滤是介于反渗透和超滤之间的一种膜分离技 术， 是国内外研究的热点。余跃等［1］ 对纳滤技术处理印染废水进行了去除COD 和脱色的研究。结果 表明， 纳滤技术可有效地去除印染废水中的色度和COD 。Salzgitter Flachstahl 电镀厂采用膜技术处理 镀锌废水， 回收其中的Zn 2+ 和H 2SO 4，其结果达到了设计要求［2］。常江等［3］ 在完成用新型纳滤膜处 理模拟含Ni 2+ 废水实验室研究的基础上，进行了电 镀镍漂洗废水的纳滤膜处理及镍和水回收利用的工业试验，为大规模工业应用提供了参考数据。杨青等［4］ 研究报道将DK 型与NF90型纳滤膜组合可适用于治理高浓度、高盐分的吡啉农药废水污染。1．2 超滤 超滤的截留相对分子质量在1000 100000之间。超滤过程的分离机理一般认为是压力驱动的筛孔分离过程，是膜表面上的机械截留（筛分）、在膜孔中的停留（阻塞）、在膜表面及膜孔内的吸附三种形式。 徐超等 ［5］ 在中试中采用浸没式超滤膜代替传 统砂滤工艺处理浊度较低的滦河水，取得较好的处理效果， 设备费用降低了。罗涛等［6］ 采用混凝沉淀－超滤工艺对微污染原水进行试验，结果表明，组合
室内空气污染现状分析与对策思考 篇一：室内空气污染现状综述 室内空气污染现状综述 前言：随着科技的迅速发展，人们生活水平不断提高，近年来室内空气污染物的来源 和种类日益增多,室内环境质量日益恶劣，对人体健康的影响引起了人们广泛地关注并成 为研究的热点。据调查表明，人有80%以上的时间在室内度过的，室内环境污染对人们的 身体健康和生活工作质量带来了直接的影响。 因此，室内空气质量的好坏与人们的关系尤为重要，如何改善日益恶劣的居室、办公 环境，提高生存质量是一个值得深入的问题。 关键词：室内空气污染污染源危害防治对策 室内空气污染来源 1 室内装饰及装修材料 室内装饰、装修使用各种涂料、油漆、墙布、胶粘剂、人造板材、大理石地板以及新购 买的家具等，都会散发多种室内空气污染物，它们会导致头疼、失眠、皮炎和过敏等反应， 使人体免疫功能下降，因而国际癌症研究所将其列为可疑致癌物质。如内墙涂料中大多含有 的挥发性有机物、甲醛、微量重金属铅，铬，镉，汞等污染物；胶粘剂中含有挥发性有机物、甲醛、苯系物等污染物；木家具中含有甲醛、微量重金属铅，铬，镉，汞等污染物；壁纸中 大多含有挥发性有机物、甲醛、微量重金属铅，铬，镉，汞等污染物；地毯、地毯胶粘剂中 含有挥发性有机物、甲醛等污染物。 2 人类活动 人类日常生活、烹调过程中提供热能的各种燃料，如煤、煤气、液化气等。燃烧时能 产生一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物等气态污染物和一些固态悬浮物。吸炯 不但危害自身健康，而且产生的烟雾严重污染室内空气，也危害其它居住者的健康。当吸 烟者在室内吸烟时，会产生大量的主流烟雾。这时被动吸烟者就会暴露在含有大量有害物 质的烟雾中，其中可吸人性颗粒(指粒径 3 人体自身的新陈代谢 人体的新陈代谢在室内是时常进行的；通过自身的呼吸作用、皮肤、汗腺及排泄等向 外界排出大量空气污染物，包括二氧化碳，硫化氢和氨类化合物等，呼出的气体中也含有 苯系物质。人体感染的各种致病微生物也会通过咳嗽、打喷嚏等喷。室内若通风不良，这 些污染物浓度会愈来愈大，不利于室内空气卫生，影响人体健康。 室内空气污染的主要污染物及其危害 （1）甲醛作为是近年来最为关注的室内空气污染物，其化学分子式HCHO。空气中 的甲醛是一种无色、具有刺激性且易溶于水醇、醚，其40％的水溶液称为"福尔马林"。而 正是由于它的防腐作用，甲醛被广泛应用于各种建筑装饰材料之中。甲醛的熔沸点很低， 因而很容易从装修材料中挥发出来，在夏天，当我们从外面踏入家门时，很容易感受到一 种刺鼻的气味，这就是甲醛造成的空气污染了。当室内空气中的甲醛含量超标就有异味和 不适感，造成刺眼流泪、咽喉不适或疼痛、恶心呕吐、咳嗽胸闷、气喘甚至致人死亡。而 长期接触甲醛可引起慢性呼吸道疾病。 （2）苯及苯系物：这也是为人们所关注的室内空气污染物，苯（C6H6）、甲苯
造成R O膜污染的原因 及解决方式 公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]
1.造成RO膜污染的原因有哪些 反渗透运行时，进水中含有的悬浮物质、溶解物质以及微生物繁殖等原因都会造成膜元件污染。反渗透系统的预处理应尽可能的除去这些污染物质，尽量降低膜元件污染的可能性。造成膜污染的原因主要有以下几种： 新装置管道中含有油类物质和焊接管道时的残留物，以及灰尘且在装膜前未清洗干净； ●预处理装置设计不合理； ●添加化学药品的量发生错误或设备发生故障； ●人为操作失误； ●停止运行时未作低压冲洗或冲洗条件控制得不正确； ●给水水源或水质发生变化。 ●污染物的种类、发生原因及处理方法请参见下表。 反渗透膜污染的和种类、原因及处理方法 2.反渗透和纳滤系统的清洗方式有哪些 反渗透和纳滤系统的清洗可分物理清洗和化学清洗。 物理清洗也可叫物理冲洗，冲洗是采用低压大流量的进水冲洗膜元件，冲洗掉附着在膜表面的污染物或堆积物。 冲洗的要点： a.冲洗的流速 装置运行时，颗粒污染物逐渐堆积在膜的表面。如果冲洗时的流速和制水时的流速相等或略低，则很难把污染物从膜元件中冲出来。因此，冲洗时要使用比正常运行时更高的流速。通常，单支压力容器内的冲洗流速为： ●8英寸膜元件：h； ●4英寸膜元件：。 b.冲洗的压力 正常高压运行时，污染物被压向膜表面造成污染。所以在冲洗时，如果采用同样的高压，污染物仍会被压在膜表面上，清洗的效果不会理想。因此在冲洗时，应尽可能的通过低压、高流速的方式，增加水平方向的剪切力，把污染物冲出膜元件。压力通常控制在以下。如果在以下，很难达到一定的流量时，应尽可能控制进水压力，以不出产水或少出产水为标准。一般进水压力不能大于。
电渗析阴离子交换膜污染机理及抗污染表面改性研究 电渗析技术具有浓缩倍数大、淡水回收率高、脱盐率可调等优点,在工业废水脱盐处理中具有广泛的应用前景,然而膜污染问题尤其是有机物对阴离子交换膜污染严重,成为限制工业废水电渗析脱盐技术大规模应用的“瓶颈”问题。本论文通过考察基膜性质、有机物分子结构和浓度等对阴离子交换膜有机污染的影响,探讨代表性有机物对阴离子交换膜的污染行为及其电化学性质的变化,揭示电渗析过程中阴离子交换膜有机污染的形成机理;进一步探讨通过表面改性提高阴离子交换膜的抗污染性能,研究修饰组分、改性方法和工艺条件等对改性膜性质的影响规律,获得膜表面改性的优化工艺,并制备具有良好抗污染性能的新型改性阴离子交换膜。 主要研究内容及结果如下:(1)研究代表性有机物造成电渗析阴离子交换膜污染的性质及对离子跨膜迁移行为的影响。以十二烷基硫酸钠(SDS)作为模型污染物,浓度较低时,SDS在溶液中单分子分散,均匀分散吸附在阴离子交换膜表面或堵塞膜孔道,改变离子的跨膜迁移路径;当溶液中SDS浓度高于100 mg/L 时,SDS分子在膜表面积聚形成胶束,导致其形成致密污染层附着在膜表面,造成膜面电阻急剧增大,几乎完全限制离子的跨膜迁移;膜清洗可以去除附着在膜表面的大部分SDS污染层,但堵塞在膜孔道的SDS不能完全去除。 结果表明,SDS对阴离子交换膜造成不可逆污染,而且膜表面附着的污染层是导致其性能恶化及限制离子跨膜迁移的主要因素。(2)研究阴离子交换膜性质及有机物分子结构对阴离子交换膜有机污染的影响。 发现模型污染物SDS造成不同阴离子交换膜的污染程度不同,其中均相膜(AMX)、半均相膜(AMA)和异相膜(HAEM)的脱盐性能分别下降42.3%、15.3%、9.2%,
第九章、污水水质和污水出路（总论） 1．简述水质指标在水体污染控制、污水处理工程设计中的作用。答：水质污染指标是评价水质污染程度、进行污水处理工程设计、反映污水处理厂处理效果、开展水污染控制的基本依据。污水的水质污染指标一般可分为物理指标、化学指标、生物指标。物理指标包括：（1）水温（2）色度（3）臭味（4）固体含量， 化学指标包括：有机指标包括：（1）B0D:在水温为20度的条件下，水中有机物被好养微生物分解时所需的氧量。（2） COD用化学氧化剂氧化水中有机污染物时所消耗的氧化剂量。（3） TOD由于有机物的主要元素是C、H、0、N、S等。被氧化后，分别产生C02 H2O N02和S02,所消耗的氧量称为总需氧量。（4） T0C表示有机物浓度的综合指标。水样中所有有机物的含碳量。 （5）油类污染物（6）酚类污染物（7）表面活性剂（8）有机酸碱（9）有机农药（10）苯类化合物无机物及其指标包括（1）酸碱度（2）氮、磷（3）重金属（4）无机性非金属有害毒物生物指标包括：（1 ）细菌总数（2）大肠菌群（3）病毒 2．分析总固体、溶解性固体、悬浮性固体及挥发性固体指标之间的相互联系，画出这些指标的关系图。答：水中所有残渣的总和称为总固体（TS，总固体包括溶解性固体（DS）和悬浮性固体（SS。水样经过滤后，滤液蒸干所得的固体即为溶解性固体（DS），滤渣脱水烘干后即是悬浮固体（SS。固体残渣根据挥发性能可分为挥发性固体（VS和固定性固体（FS）。将固体在600C的温度下灼烧，挥发掉的即市是挥发性固体（VS,灼烧残渣则是固定性固体（FS。溶解性固体一般表示盐类的含量，悬浮固体表示水中不溶解的固态物质含量，挥发性固体反映固体的有机成分含量。 关系图：总固体=溶解性固体+悬浮固体=挥发性固体+固定性固体3．生化需氧量、化学需氧量、总有机碳和总需氧量指标的含义是分析这些指标之间的联系与区别。 答：生化需氧量（B0D）:水中有机污染物被好氧微生物分解时所需的氧量称为生化需氧量。 化学需氧量（C0D）：在酸性条件下，用强氧化剂将有机物氧化为C02 H20所消耗的氧量。 总有机碳（T0C :水样中所有有机污染物的含碳量。 总需氧量（T0D）:有机物除碳外，还含有氢、氮、硫等元素，当有机物全都被氧化时，碳被氧化为二氧化碳，氢、氮及硫则被氧化为水、一氧化氮、二氧化硫等，此时需氧量称为总需氧量。这些指标都是用来评价水样中有机污染物的参数。生化需氧量间接反映了水中可生物降解的有机物量。化学需氧量不能表示可被微生物氧化的有机物量，此外废水中的还原性无机物也能消耗部分氧。总有机碳和总需氧量的测定都是燃烧化学法，前者测定以碳表示，后者以氧表示。T0C T0D的耗氧过程与B0D 的耗氧过程有本质不同，而且由于各种水样中有机物质的成分不同，生化过程差别也大。各种水质之间T0C或T0D与B0D不存在固定关系。在水质条件基本相同的条件下，B0D与T0D或T0C之间存在一定 的相关关系。 它们之间的相互关系为：T0D > C0D >B0D20>B0D5>0C 生物化学需氧量或生化需氧量（B0D）反映出微生物氧化有机物、直接地从卫生学角度阐明被污染的程度。化学需氧量C0D的优点是比较精确地表示污水中有机物的含量，测定时间仅仅需要数小时，并且不受水质的影响。而化学需氧量C0D则不能象B0D反映出微生物氧化有机物、直接地从卫生学角度阐明被污染的程度。此外，污水中存在的还原性无机物（如硫化物）被氧化也需要消耗氧，以C0D表示也存 在一定的误差。 两者的差值大致等于难生物降解的有机物量。差值越大，难生物降解的有机物含量越多，越不宜采用生物处理法。两者的比值可作为该污水是否适宜于采用生物处理判别标准，比值越大，越容易被生物处理。4．水体自净有哪几种类型氧垂曲线的特点和使用范围是什么 答：污染物随污水排入水体后，经过物理的、化学的与生物化学的作用，使污染的浓度降低或总量减少， 受污染的水体部分地或完全地恢复原状，这种现象称为水体自净或水体净化。包括物理净化、化学净化和生物净化。物理净化指污染物质由于稀释、扩散、沉淀或挥发等作用使河水污染物质浓度降低的过程。化学净化指污染物质由于氧化、还原、分解等作用使河水污染物质浓度降低的过程。生物净化指由于水中生物活动，尤其是水中微生物对有机物的氧化分解作用而引起的污染物质浓度降低的过程。有机物排入河流后，经微生物降解而大量消耗水中的溶解氧，使河水亏氧；另一方面，空气中的氧通过河流水面不断地溶入水中，使溶解氧逐步得到恢复。耗氧与亏氧是同时存在的，D0曲线呈悬索状下垂，称为氧垂直曲线。适用于一维河流和不考虑扩散的情况下。 5．试论排放标准、水环境质量指标、环境容量之间的联系。答：环境容量是水环境质量标准指定的基本依据，而水环境质量标准则是排放标准指定的依据。 排放标准是指最高允许的排放浓度,污水的排放标准分为一,二,三级标准,而水环境质量标准是用来评估水体
膜的污染及其控制方法 控制方法, 污染 简介：反渗透系统在日常的运行中，难免会出现系统的无机物结垢、胶体颗粒物的沉积、微生物的滋生、化学污染以及其它问题，这些因素影响着系统安全稳定的运行。 关键字：反渗透结垢胶体污染SDI 化学污染 相关站中站：膜技术产品及应用 反渗透系统在日常的运行中，难免会出现系统的无机物结垢、胶体颗粒物的沉积、微生物的滋生、化学污染以及其它问题，这些因素影响着系统安全稳定的运行。下面主要阐述膜系统在日常中出现的问题及控制方法。 一、无机物的结垢 在水中存在Ca2＋、Mg2＋、Ba2＋、Sr2＋、CO32－、SO42－、PO43－、SiO2等离子。在一般的情况下是不会造成无机物结垢，但是在反渗透系统中，由于源水一般浓缩4倍，并且pH也有较大的提高，因此比较难溶解的物质就会沉积，在膜表面形成硬垢，导致系统压力升高、产水量下降，严重的还会造成膜表面的损伤，使系统脱盐率降低。 衡量水质是否结垢有两种计算方法： 控制苦咸水结垢指标 对于浓水含盐量TDS≤10,000mg/L的苦咸水，朗格利尔指数(LSIC)作为表示CaCO3结垢可能性的指标： LSIC=pHC-pHS 式中：LSIC：反渗透浓水的朗格利尔指数 pHC：反渗透浓水pH值 pHS：CaCO3溶液饱和时的pH值 当LSIC≥0，就会出现CaCO3结垢。 控制海水及亚海水结垢指标及处理方法： 当浓水含盐量TDS>10,000mg/L的高盐度苦咸水或海水水源，斯蒂夫和大卫饱和指数(S&DSIC)作为表示CaCO3结垢可能性的指标。 S&DSIC=pHC-pHS 式中：S&DSIC：反渗透浓水的斯蒂夫和大卫饱和指数 pHC：反渗透浓水pH值 pHS：CaCO3溶液饱和时的pH值 当S&DSIC≥0，就会出现CaCO3结垢。 其它无机盐结垢预处理的控制方案 碳酸钙结垢预处理的控制方案 在反渗透系统的结垢中，以碳酸盐垢为主，大多数地表水和地下水中的CaCO3几乎呈饱和状态，由下式表示CaCO3化学平衡： Ca2+ + HCO3– <---> H+ + CaCO3 从化学平衡式可以看出，要抑制CaCO3的结垢，有几种途径： 降低Ca2+的含量 降低了Ca2+含量，可以使化学平衡向左侧移动，不利于形成CaCO3垢。 达到这种目的的方法有：离子交换软化法、石灰软化法、电渗析、纳滤等方法，他们都能有效地降低的Ca2+含量，从而达到抑制钙垢的生成。 Ca2+的增溶 主要是以增加Ca2+的溶解度，从而降低结垢的风险。
膜分离技术研究进展 组员：吴佳曦、张雯辉、郭志新、李耀睿、刘汉飞、王伦、张振斌膜分离技术在近20年发展迅速，其应用已从早期的脱盐发展到化工、轻工、石油、冶金、电子、纺织、食品、医药等工业废水、废气的处理，原材料及产品的回收与分离和生产高纯水等，是适应当代新产业发展的重要高新技术。膜分离技术不但在工业领域得到广泛应用，同时正在成为解决能源、资源和环境污染问题的重要技术和可持续发展的技术基础。 膜分离是借助于膜，在某种推动力的作用下，利用流体中各组分对膜的渗透速率的差别而实现组分分离的过程。目前常见的膜分离过程可分为以下几种，电渗析(Electrodialysis，ED)、反渗透(Reverse osmosis，RO)、微滤(Microfiltration，MF)、超滤(Ultrafiltration，UF)、纳滤(Nanofiltration，UF)和液膜分离等。 膜技术具有分离效率高、能耗低、无相变、操作简便、无二次污染、分离产物易于回收、自动化程度高等优点，在水处理领域具有相当的技术优势，是现代分离技术中一种效率较高的分离手段。 在环境过程中膜分离技术以其独特的作用而被广泛用于水的净化与纯化过程中。下面分类介绍一下膜分离技术的研究现状。 1 电渗析技术研究现状（刘汉飞） 电渗析是在直流电场作用下，以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择渗透性(与膜电荷相反的离子透过膜，相同的离子则被膜截留)，使溶液中的离子作定向移动以达到脱除或富集电解质的膜分离操作。它可使电解质从溶液中分离出来，从而实现溶液的浓缩、淡化、精制和提纯。电渗析技术普遍应用于食品生化行业以及废水处理。下面分类对这几方面的应用现状做一介绍。 1.1 电渗透技术在食品行业中的应用 利用电渗析技术对酱油进行脱盐处理，可以制得低盐酱油并基本保持酱油原有风味，但要损失一部分作为酱油指标的氨基酸态氮和有机酸等有效成分，从而将酱油的含盐量降低。但国内尚无这方面的报导，刘贤杰等采用电渗析技术进行了酱油脱盐的研究。研究结果显示：原酱油食盐含量19.4%，经电渗析处理后，酱油含量降至约9%，食盐以外的有效成分也有一些被除去，比较明显的是作为酱油品质指标的氨基酸态氮，有约8%的损失。酱油风味大致不变，证明了电渗
水污染控制工程第四版(下册)试题及答案 一、名词解释题（每题3分）： 1.水的社会循环：人类社会从各种天然水体中取用大量 水，使用后成为生活污水和工业废水，它们最终流入 天然水体，这样，水在人类社会中构成了一个循环体 系，称为～。 2.生化需氧量：表示在有氧的情况下，由于微生物的活 动，可降解的有机物稳定化所需的氧量 3.化学需氧量：表示利用化学氧化剂氧化有机物所需的 氧量。 4.沉淀:：是固液分离或液液分离的过程，在重力作用 下，依靠悬浮颗粒或液滴与水的密度差进行分离。5.沉降比：用量筒从接触凝聚区取100mL水样，静置 5min，沉下的矾花所占mL数用百分比表示，称为沉 降比。 6.滤速调节器：是在过滤周期内维持滤速不变的装置。 7.接触凝聚区：在澄清池中，将沉到池底的污泥提升起 来，并使这处于均匀分布的悬浮状态，在池中形成稳 定的泥渣悬浮层，此层中所含悬浮物的浓度约在3～ 10g/L,称为～。 8.化学沉淀法：是往水中投加某种化学药剂，使与水中 的溶解物质发生互换反应，生成难溶于水的盐类，形 成沉渣，从而降低水中溶解物质的含量。 9.分级沉淀：若溶液中有数种离子能与同一种离子生成 沉淀，则可通过溶度积原理来判断生成沉淀的顺序，这叫做分级沉淀。 10.总硬度：水中Ca2+、Mg2+含量的总和，称为总硬度。 11.电解法：是应用电解的基本原理，使废水中有害物质， 通过电解过程，在阳、阴极上分别发生氧化和还原反 应转化成为无害物质以实现废水净化的方法。 12.滑动面：胶粒在运动时，扩散层中的反离子会脱开 胶粒，这个脱开的界面称为滑动面，一般指吸附层边 界。 13.氧化还原能力：指某种物质失去或取得电子的难易程 度，可以统一用氧化还原电位作为指标。 14.吸附：是一种物质附着在另一种物质表面上的过程， 它可发生在气－液、气－固、液－固两相之间。15.物理吸附：是吸附质与吸附剂之间的分子引力产生的 吸附。 16.化学吸附：是吸附质与吸附剂之间由于化学键力发生 了化学作用，使得化学性质改变。 17.平衡浓度：当吸附质在吸附剂表面达到动态平衡时， 即吸附速度与解吸速度相同，吸附质在吸附剂及溶液 中的浓度都不再改变，此时吸附质在溶液中的浓度就 称为～。 18.半透膜：在溶液中凡是一种或几种成分不能透过，而 其它成分能透过的膜，都叫做半透膜。19.膜分离法：是把一种特殊的半透膜将溶液隔开，使溶 液中的某种溶质或者溶剂渗透出来，从而达到分离溶质的目的。 20.电渗析：是在直流电场的作用下，利用阴。阳离子交 换膜对溶液中阴阳离子的选择透过性，而使溶液中的溶质与水分离的一种物理化学过程。 21.生物处理：是主利用微生物能很强的分解氧化有机物 的功能，并采取一定的人工措施，创造一种可控制的环境，使微生物大量生长、繁殖，以提高其分解有机物效率的一种废水处理方法。 22.生物呼吸线：表示耗氧随时间累积的曲线。 23.污泥龄：是指每日新增的污泥平均停留在曝气池中的 天数，也就是曝气池全部活性污泥平均更新一次所需的时间，或工作着的活性污泥总量同每日排放的剩余污泥量的比值。 24.氧化沟：是一个具有封闭沟渠的活性污泥曝气池。 25.总充氧量：稳定条件下，单位时间内转移到曝气池的 总氧量。 26.悬浮生长：在活性污泥法中，微生物形成絮状，悬浮 在混合液中不停地与废水混合和接触。 27.生物膜反应器：利用生物膜净化废水的装置。 28.面积负荷率法：即单位面积每日能去除废水中的有机 物等量。 29.自然生物处理法：是利用天然的水体和土壤中的微生 物来净化废水的方法。 30.活性污泥法：是以活性污泥来净化废水的生物处理方 法。 31.活性污泥：充满微生物的絮状泥粒。 32.污泥负荷率：指的是单位活性污泥（微生物）量在单 位时间内所能承受的有机物量。 33.污泥浓度：指曝气池中单位体积混合液所含悬浮固体 的重量，常用MLSS表示。 34.污泥沉降比：指曝气池中混合液沉淀30min后，沉淀 污泥体积占混合液总体积的百分数。 35.污泥体积指数：简称污泥指数，是曝气池混合液经 30min沉淀后1g干污泥所占的湿污泥体积（以mL 计）。 36.土地处理系统：是利用土壤及其中微生物和植物对污 染物的综合净化能力来处理城市和某些工业废水，同时利用废水中的水和来合促进农作物、牧草或树木的生长，并使其增产的一种工程设施。 37.两级生物滤池：当废水处理程度要求高时，一级高负 荷生物滤池不能满足要求时，可以将两个高负荷滤池串联起来，称为～。 38.生物接触氧化法：是一个介于活性污泥法和生物滤池 之间的处理方法，它兼具有这两种方法的优点。39.厌氧流化床：当床内载体的膨胀率达到40～50％以 上，载体处于流化状态。