短流程膜工艺中紫外预处理对膜生物污染的影响

丁燕燕, 王兴, 马百文, 梁义. 短流程膜工艺中紫外预处理对膜生物污染的影响[J]. 环境工程学报, 2019, 13(1): 1-8. doi: 10.12030/j.cjee.201807020
引用本文: 丁燕燕, 王兴, 马百文, 梁义. 短流程膜工艺中紫外预处理对膜生物污染的影响[J]. 环境工程学报, 2019, 13(1): 1-8. doi: 10.12030/j.cjee.201807020
DING Yanyan, WANG Xing, MA Baiwen, LIANG Yi. Effect of UV pretreatment on membrane bio-contamination during shortened ultrafiltration membrane process[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2019, 13(1): 1-8. doi: 10.12030/j.cjee.201807020
Citation: DING Yanyan, WANG Xing, MA Baiwen, LIANG Yi. Effect of UV pretreatment on membrane bio-contamination during shortened ultrafiltration membrane process[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2019, 13(1): 1-8. doi: 10.12030/j.cjee.201807020

短流程膜工艺中紫外预处理对膜生物污染的影响

  • 基金项目:

    国家重点研发计划项目(2016YFC0400802)

    国家自然科学基金青年基金资助项目(51608514)

    中国科学院饮用水科学与技术重点实验室专项(17Z03KLDWST)

Effect of UV pretreatment on membrane bio-contamination during shortened ultrafiltration membrane process

  • Fund Project:
  • 摘要: 近年来,以超滤膜为核心的短流程工艺因其占地面积小、净水效率高备受关注,但随之而来的生物污染问题是阻碍长期运行的瓶颈。基于此,考察了紫外预处理作用下,短流程工艺长期运行条件下的膜污染行为。结果表明,一定程度的紫外预处理(180 μW·cm-2)能有效减缓短流程膜工艺的生物污染问题。运行60 d后,膜池中微生物的死亡/存活比率由39.90%/60.10%升高至66.40%/33.60%,滤饼层中胞外聚合物浓度为未经紫外预处理时的76.50%。此时,紫外预处理的跨膜压差上升至34.40 kPa,而未经紫外预处理的跨膜压差高达41.50 kPa。然而,紫外预处理由于灭菌范围广和不可持续性,导致膜表面滤饼层中的微生物群落结构和丰度几乎无变化。同时,紫外预处理对出水水质几乎无影响。
  • 加载中
  • [1] PORCELLI N, JUDD S. Chemical cleaning of potable water membranes: The cost benefit of optimisation[J]. Water Research, 2010, 44(5): 1389-1398.
    [2] 梁恒, 李星, 陈卫, 等. 引黄水库水超滤膜处理集成技术研究与综合示范[J]. 给水排水, 2012, 38(12): 15-18.
    [3] YU W Z, GRAHAM N J D, FOWLER G D. Coagulation and oxidation for controlling ultrafiltrationmembrane fouling in drinking water treatment: Application of ozone at low dose in submerged membrane tank[J]. Water Research, 2016, 95: 1-10.
    [4] 何寿平, 张国宇. 以浸没式超滤膜为核心的短流程净水工艺的应用与思考[J]. 给水排水, 2011, 47(1): 27-33.
    [5] 曲明, 滕李军, 傅金祥, 等. 混凝-超滤短流程工艺处理北方水库原水[J]. 环境工程学报, 2014, 8(1): 210-214.
    [6] AJMANI G S, GOODWIN D, MARSH K, et al. Modification of low pressure membranes with carbon nanotube layers for fouling control[J]. Water Research, 2012, 46(17): 5645-5654.
    [7] 王红雨, 齐鲁, 陈杰, 等. 颗粒物粒径和有机物分子量对超滤膜污染的影响[J]. 环境工程学报, 2014, 8(5): 1993-1998.
    [8] WANG X, MA B W, BAI Y H, et al. Comparison of the effects of aluminum and iron(III) salts on ultrafiltration membrane bio-fouling in drinking water treatment[J]. Journal of Environmental Sciences, 2018, 63: 96-104.
    [9] 向帆. 强化混凝过程絮体形态演变特征及其对除锑(V)效果的影响[D]. 长沙: 湖南大学, 2014.
    [10] KIM J, CAI Z X, BENJAMIN M M. Effects of adsorbents on membrane fouling by natural organicmatter[J]. Journal of Membrane Science, 2008, 310(1/2): 356-364.
    [11] LEE J D, LEE S H, JO M H, et al. Effect of coagulation conditions on membrane filtration characteristics in coagulation-microfiltration process for water treatment[J]. Environmental Science & Technology, 2000, 34(17): 3780-3788.
    [12] LIU T, CHEN Z L, YU W Z, et al. Effect of two-stage coagulant addition on coagulation-ultrafiltration process for treatment of humic-rich water[J]. Water Research, 2011, 45(14): 4260-4268.
    [13] WU J L, CHEN F T, HUANG X, et al. Using inorganic coagulants to control membrane fouling in a submerged membrane bioreactor[J]. Desalination, 2006, 197(1/2/3): 124-136.
    [14] 杨纪超. 深圳污水处理厂紫外消毒的影响因素及改进对策[D]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2013.
    [15] 赖日明, 罗永恒, 叶挺进, 等. 紫外线与氯联合消毒在饮用水处理中的应用研究[J]. 净水技术, 2010, 29(2): 15-18.
    [16] 耿淑洁. 饮用水自由氯与臭氧或紫外联合消毒技术研究[D]. 北京: 中国科学院大学, 2010.
    [17] 高宇, 周普玉, 杨霞, 等. 絮凝剂对工程废弃泥浆脱水性能的影响[J]. 环境工程学报, 2017, 11(10): 5597-5602.
    [18] CAMPINAS M, ROSA M J. Assessing PAC contribution to the NOM fouling control in PAC/UF systems[J]. Water Research, 2010, 44(5): 1636-1644.
    [19] LIN C F, HAO O J, HUANG Y J. Ultrafiltration processes for removing humic substances: Effect of molecular weight fractions and PAC treatment[J]. Water Research, 1999, 33(5): 1252-1264.
    [20] KIM J, CAI Z X, BENJAMIN M M. NOM fouling mechanisms in a hybrid adsorption/membrane system[J]. Journal of Membrane Science, 2010, 349(1/2): 35-43.
    [21] YANG H C, HAN S K, JI H K. Role of hydrophobic natural organic matter flocs on the fouling in coagulation-membrane processes[J]. Separation & Purification Technology, 2008, 62(3): 529-534.
    [22] LEE J, AHN W Y, LEE C H. Comparison of the filtration characteristics between attached and suspended growth microorganisms in submerged membrane bioreactor[J]. Water Research, 2001, 35(10): 2435-2445.
    [23] 段亮, 夏四清, 宋永会, 等. 活性污泥胞外聚合物提取方法优化[J]. 环境工程学报, 2010, 4(1): 63-66.
    [24] 李宝, 高大文, 付源. 不同膜污染阶段微生物特征与膜污染的关系[J]. 哈尔滨工业大学学报, 2013, 45(2): 31-35.
    [25] BERGAMASCO R, KONRADT-MORAES L C, VIEIRA M F, et al. Performance of a coagulation-ultrafiltration hybrid process for water supply treatment[J]. Chemical Engineering Journal, 2011, 166(2): 483-489.
    [26] SHON H K, VIGNESWARAN S, KIM I S, et al. Effect of pretreatment on the fouling of membranes: Application in biologically treated sewage effluent[J]. Journal of Membrane Science, 2004, 234(1/2): 111-120.
    [27] 侯铁. 紫外线(UV)消毒的一些特点[J]. 西南给排水, 2003, 25(3): 19-20.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  3084
  • HTML全文浏览数:  2971
  • PDF下载数:  200
  • 施引文献:  0
出版历程
  • 刊出日期:  2019-01-08
丁燕燕, 王兴, 马百文, 梁义. 短流程膜工艺中紫外预处理对膜生物污染的影响[J]. 环境工程学报, 2019, 13(1): 1-8. doi: 10.12030/j.cjee.201807020
引用本文: 丁燕燕, 王兴, 马百文, 梁义. 短流程膜工艺中紫外预处理对膜生物污染的影响[J]. 环境工程学报, 2019, 13(1): 1-8. doi: 10.12030/j.cjee.201807020
DING Yanyan, WANG Xing, MA Baiwen, LIANG Yi. Effect of UV pretreatment on membrane bio-contamination during shortened ultrafiltration membrane process[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2019, 13(1): 1-8. doi: 10.12030/j.cjee.201807020
Citation: DING Yanyan, WANG Xing, MA Baiwen, LIANG Yi. Effect of UV pretreatment on membrane bio-contamination during shortened ultrafiltration membrane process[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2019, 13(1): 1-8. doi: 10.12030/j.cjee.201807020

短流程膜工艺中紫外预处理对膜生物污染的影响

  • 1. 中国科学院生态环境研究中心,饮用水科学与技术重点实验室,北京 100085
  • 2. 中国科学院大学,北京 100049
  • 3. 天津膜天膜科技股份有限公司,膜材料与膜应用国家重点实验室,天津 300457
基金项目:

国家重点研发计划项目(2016YFC0400802)

国家自然科学基金青年基金资助项目(51608514)

中国科学院饮用水科学与技术重点实验室专项(17Z03KLDWST)

摘要: 近年来,以超滤膜为核心的短流程工艺因其占地面积小、净水效率高备受关注,但随之而来的生物污染问题是阻碍长期运行的瓶颈。基于此,考察了紫外预处理作用下,短流程工艺长期运行条件下的膜污染行为。结果表明,一定程度的紫外预处理(180 μW·cm-2)能有效减缓短流程膜工艺的生物污染问题。运行60 d后,膜池中微生物的死亡/存活比率由39.90%/60.10%升高至66.40%/33.60%,滤饼层中胞外聚合物浓度为未经紫外预处理时的76.50%。此时,紫外预处理的跨膜压差上升至34.40 kPa,而未经紫外预处理的跨膜压差高达41.50 kPa。然而,紫外预处理由于灭菌范围广和不可持续性,导致膜表面滤饼层中的微生物群落结构和丰度几乎无变化。同时,紫外预处理对出水水质几乎无影响。

English Abstract

参考文献 (27)

返回顶部

目录

/

返回文章
返回