IMBR中膜污染类型随温度变化规律初探

为研究一体式膜生物反应器(IMBR)中膜污染类型随温度的变化规律,探讨温度对膜污染类型的影响机制,首先对两种膜污染类型的基本数学模型做进一步推导,得出两种膜污染类型的判别模型;在此基础上结合动态实验结果考察了10~35℃范围内6个温度条件下的膜污染状况,得出10℃、15℃条件下以滤饼层污染为主,20℃、25℃条件下同时存在着相当程度的膜孔堵塞污染与滤饼层污染,30℃、35℃条件下的污染类型接近于膜孔堵塞污染,即随着温度的升高膜污染类型由滤饼层污染逐渐向膜孔堵塞污染过渡.     

温度对膜生物反应器运行特性及膜污染的影响

温度对膜生物反应器（MBR）污染物去除效果和膜污染速率都有很大的影响。采用两套相同的MBR蓑置在冬季运行,其中一套维持20℃的恒温,另一套水温与周围环境相同。对两套装置处理效果及膜污染速率进行对比,并通过反应器中溶解性微生物产物（SMF）、胞外聚合物（EPS）含量、污泥粒径分布扣膜面污染物的比较,分析温度对MBR运行的影响。研究结果表明膜对污染物的截留能有效补偿低温时微生物作用的不足,因此低温对出水水质并没有显著的影响。此外,低温时虽然SMP和EPS的释放增加,但并没有引起膜污来的加剧。相反地,低温时污泥粒径较高温时小,而粒径较大的颗粒更易沉积于膜表面,因此低温时膜面固体物质含量较低,膜污染速率反而比高温时低。     

复合式膜生物反应器的膜污染控制机理

采用常规膜生物反应器(CMBR)和复合式膜生物反应器(HMBR)处理城市生活污水,对HMBR的膜污染控制机理进行了研究。试验结果表明,HMBR能够有效去除胞外多聚物(EPS),反应器内溶解性EPS(S-EPS)、松散附着性EPS(LB-EPS)和紧密附着性EPS(TB-EPS)的含量比CMBR分别降低了42.8%、41.5%和2.1%。附着性EPS(B-EPS)特别是LB-EPS与活性污泥的物理性能密切相关,随着其含量的降低,HMBR中活性污泥的絮凝性能和沉淀性能比CMBR分别提高了24.4%和34.8%。由于滤饼层污泥主要来源于活性污泥,因此随着活性污泥絮凝性能和沉淀性能的提高,HMBR中的滤饼层比阻比CMBR降低了31.1%。作为结果,当跨膜压差(TMP)到达20 kPa时,HMBR运行了143 d,而CMBR仅运行了57 d。     

悬浮填料投加对AnMBR性能及膜污染的影响

研究了悬浮填料投加对分置式厌氧膜生物反应器（AnMBR）的COD去除效果、污泥混合液特性及膜污染的影响。试验结果表明:在反应器有机负荷为2.09 kg/（m3·d）,污泥负荷为0.54 kg/（kg·d）,水力停留时间（HRT）为48 h,温度为（35±2）℃的条件下,与未投加悬浮填料阶段比较,投加填料后AnMBR的COD总去除率由96.6%提高至97.9%,甲烷产率提高16.0%。同时投加悬浮填料后AnMBR混合液污泥平均粒径增大,滤饼层阻力、总阻力、滤饼层阻力在总阻力中的占比较未投加悬浮填料时分别降低7.8、6.5和1.3百分点,溶解性胞外聚合物（SEPS）和结合性胞外聚合物（BEPS）浓度分别降低了20.5%和29.4%,跨膜压差（TMP）线性增长速率降低,膜污染速率明显减缓。因此,投加悬浮填料可在不增加能耗的情况下改善污泥混合液特性,起到强化AnMBR处理效果和控制膜污染的作用。     

基于EPS分析的污泥龄对HMBR中膜污染的影响与作用机理

采用复合式膜生物反应器处理生活污水,基于胞外聚合物(EPS)的分析,研究不同污泥(SRT)对膜污染的影响与作用机理。结果表明:溶解性EPS(S-EPS)和松散附着性EPS(LB-EPS)均随SRT的延长逐渐减少,并在SRT为30 d时到达最低点;继续延长SRT,S-EPS保持稳定而LB-EPS则迅速增高。S-EPS的减少能够降低膜孔阻力(R_p)和滤饼层阻力(R_c);LB-EPS的减少能够改善污泥的絮凝与沉淀性能,进而降低R_c。当SRT由10 d延长到30 d时,R_c和R_p分别降低了19.7%和8.5%,膜组件运行周期延长了23.2%。     

投加PAC延缓HDMBR处理印染废水膜污染研究

将动态膜技术与悬浮填料结合构建复合式动态膜生物反应器(HDMBR),采用HDMBR工艺处理印染废水,研究投加粉末活性炭(PAC)前后对印染废水的污泥混合液特性、胞外聚合物分布及其膜污染的影响。投加和未投加PAC反应器分别标为反应器A和B。实验结果表明:反应器A混合液的EPS增加量、LB-EPS积累量、粒径10μm的微粒所占比例、膜通量与Zeta电位降低幅度均小于反应器B,投加PAC改善了污泥混合液的性质,有效地减缓膜污染。由膜表面滤饼的三维荧光光谱(EEM)与红外光谱(FTIR)解析,膜表面主要污染物是蛋白质和多糖。PAC的吸附性能及其在滤饼层"骨架"功能,可减少膜表面污泥滤饼层的形成和沉积,有利于延缓膜污染。     

在线NaClO反洗对倒置A2O-MBR系统微生物群落的影响

为研究在线NaClO反洗对MBR系统微生物群落结构的影响,采用倒置A2O-MBR反应器分别经历稳定期、在线纯水反洗及在线NaClO反洗阶段,监测系统运行效果、膜污染状况以及微生物群落结构特征.结果表明,在线NaClO反洗阶段反应器对COD、氨氮、TN等的去除效果与反洗前相差无几.在线纯水反洗后平均膜污染速率较稳定期有所降低,而在线NaClO反洗阶段膜污染速率增加,EPS浓度最高,膜污染加剧. Chao指数、Simpson指数和Shannon指数结果表明,在线NaClO反洗后好氧池污泥的微生物多样性几乎不变,而滤饼层污泥的种群丰度略微升高,但微生物的种群多样性明显降低.好氧池和滤饼层污泥的微生物种群主要以变形菌门(Proteobacteria)为主,其次是拟杆菌门(Bacteroidetes).经在线NaClO反洗后,好氧池污泥的变形菌门和拟杆菌门种群相对丰度变化很小,而滤饼层污泥的种群组成变化明显,对氯消毒剂有一定抵抗性的变形菌门从53. 4%增加到77. 8%,而拟杆菌门从33. 4%减少至14. 5%.经在线NaClO反洗后,好氧池和滤饼层在科水平微生物群落分布上十分相似,固氮螺菌科、丛毛单胞菌科等相比NaClO反洗前明显增加,那些能够耐受NaClO处理的微生物种可能是在线NaClO反洗阶段膜污染加剧的主要原因.     

PAC投加量对废水处理分置式厌氧膜生物反应器膜污染特性的影响

主要研究了不同投加量的粉末活性炭(PAC)对分置式厌氧膜生物反应器COD去除效果及膜污染特性的影响。研究结果表明:与0.67 g/L的PAC投加量相比,PAC投加量为1.33 g/L时该厌氧膜生物反应器对COD的去除率并未明显提升,但后者膜污染速率变慢,总阻力、滤饼层阻力、滤饼层阻力所占比例、混合液黏度、Zeta电位的绝对值、溶解性微生物产物(SMP)以及小粒径污泥所占比例均更小,污泥平均粒径更大。在厌氧池水力停留时间(HRT)为32 h,温度为(35±2)℃的情况下,就膜污染控制而言,投加1.33 g/L的PAC比投加0.67 g/L的PAC更有效。     

低温时污泥膨胀对MBR中膜污染的影响

通过一体式膜生物反应装置考察了在低温条件下发生污泥膨胀过程中反应器的运行效果和膜污染的情况,并从微生物角度分析了引起膜污染的因素.结果表明,低温时COD上清液和出水平均去除率分别为85%和92%,发生丝状菌污泥膨胀后去除率变化不大.MBR中丝状菌污泥膨胀形成的过程中,污泥沉降性变差,丝状菌丰度（FI）由2增加到5,丝状菌伸出絮体形成网状结构.低温时膜操作压力随时间呈直线变化,膜组件的水力清洗周期为15 d.在丝状菌大量繁殖时缩短到7 d,膜污染严重.通过测定活性污泥的特性,发现膨胀污泥的胞外聚合物（EPS）总量是正常污泥的3倍,污泥絮体相对疏水性（RH）随FI的提高而增大.EPS和RH增大后会引起更多物质沉积到膜表面,使膜污染速率提高,膜的运行周期变短.进一步的分析表明,混合液粘度、Zeta电位、污泥絮体形态也是影响膜污染的因素.     

正常污泥和膨胀污泥中EPS膜污染特性及其与膜表面作用能分析

胞外聚合物(Extracellular polymeric substance,EPS)是导致膜污染的重要物质,且不同形态污泥的EPS具有不同的性质,研究正常污泥和膨胀污泥的EPS膜污染特性具有重要意义.因此,实验考察了正常污泥和膨胀污泥的膜污染速率.结果表明,膨胀污泥膜污染速率远高于正常污泥,膨胀污泥EPS(Bulking sludge-EPS,BS-EPS)浓度((172.9±10.4) mg·g-1)明显高于正常污泥EPS(Normal sludge-EPS,NS-EPS)浓度((95.9±6 6) mg·g-1),且膨胀污泥的蛋白质/多糖(Protein/Carbohydrate,P/C)值(2.26)高于正常污泥的P/C值(1 97)此外,通过序批式吸附实验研究了正常污泥和膨胀污泥的EPS膜污染差异,并基于Derjaguine-Landaue-Verweye-Overbeek (XDLVO)理论计算了EPS与PVDF膜表面之间的作用能结果表明,EPS-膜系统的总界面能为负值,即EPS-膜系统之间会发生自吸附行为,而膜与BS-EPS的总界面能(-63.943mJ.m2)较膜与NS-EPS(-56.366 mJ·m2)具有较高的能量,因此,BS-EPS与膜的吸附力较强;NS-EPS和BS-EPS主要能量壁垒分别为8.89 kT和7.51 kT,表明NS-EPS与膜之间的排斥力更强,因而BS-EPS更容易造成膜污染     

膜蒸馏技术疏水膜、组件及工艺研究进展

在新兴环保领域,膜蒸馏（MD）技术经最近10年研究的不断拓展、深入,产业链逐渐形成。瞄准膜蒸馏技术涉及的疏水膜、膜组件、工艺与应用3个重要方面,概述了膜蒸馏技术的最近10年研究现状及发展方向。从疏水膜制备的角度,重点探讨了兼具高通量、高强度、抗润湿及抗污染等特点的疏水膜制备方法;从膜蒸馏组件设计角度,重点探讨了结构形式优化、内/外场辅助等过程强化手段及具有稳定、高效、低耗传质特点的膜组件设计方法;从工艺与应用角度,概述了典型膜蒸馏集成工艺、清洁生产工艺及应用场景与国内外产业化现状。     

膜生物反应器中膜污染控制方法的研究

从膜生物反应器的类型、气水比和粉末活性炭的投加浓度等方面研究了控制膜污染的方法。结果表明 ,最优的一体式和分置式膜生物反应器的类型是不同的 ;大的气水比有利于减轻膜的污染 ,但在一定的水质条件下 ,增大曝气量所引起的膜通量减少速度是有限的 ;投加适量的粉末活性炭 ,可减缓膜污染 ,但投量过大时 ,反而易造成膜堵塞     

膜堵塞机理研究与膜阻力测定

对膜污染堵塞机理进行了深入的研究 ,提出了膜内部的生物堵塞机理 ,指出膜表面的浓差极化、膜表面与膜孔内的污染、膜内部的生物堵塞是造成膜通量下降的主要原因。同时对膜阻力进行了测定 ,得出实验所用超滤膜组件的自身阻力Rm 为 5 4 4× 10 1 2 m- 1 ,膜污染产生的总阻力RZ 为 19 88× 10 1 2 m- 1 ,RZ 约是Rm 的 3 6倍 ,是导致膜通量下降的主要因素。     

膜生物反应器膜污染的水力学控制实验研究

叙述了膜污染是影响膜-生物反应器处理技术推广应用的关键因素，采用水动力学方法是控制膜污染的有效方法。在不同污泥浓度条件下。对不同曝气强度下膜污染的发展速率及其形成机理进行了试验研究，研究结果表明：对应于不同污泥浓度均存在一个经济曝气强度，其大小随污泥浓度升高呈线性增加，膜生物反应器在经济曝气强度条件下运行可控制膜污染的发展；并从理论上推导出一个临界污泥浓度，其值为5．15g／L。对应于临界污泥浓度，并且污泥絮体在膜面可形成比较稳定的动态膜，膜过滤压差上升的速率最慢，膜生物反应器在此临界污泥浓度条件下运行膜污染发展最为缓慢。     

空气隙膜蒸馏膜污染控制实验研究

采用空气隙膜蒸馏组件,采用美国进口膜,以自来水、伞盖3号原水和苦咸水为工质,实验分析了膜污染情况,结果显示:料液无旋转时,自来水间歇累计运行32 h后出现污染;质量分数分别为20%和50%的盐水8 h后传质通量降低到最初通量32%和12%;3号原水瞬时产生污染,经砂滤处理后为苦咸水,传质通量比原水提高4倍～5倍,运行8h后通量下降到初始通量的6%。削弱膜污染方法采用最优参数的三向旋转入流组件(α=70°、δ=2 mm、β=45°),自来水进入污染期由32 h推迟到65 h,传质通量比无旋转增大近20%;采用具有分水盘的并接式空气隙膜组件,开槽2 mm膜污染较严重,开槽3 mm的膜通量比无旋转入流传质通量平均增大60%,两种组件设计形式均可提高膜通量,一定程度缓解了膜污染的产生。     

新型PDMS相转化膜在萃取膜生物反应器中的应用

萃取膜生物反应器（EMBR）可将难降解的苯酚高盐废水分离为易降解的低浓度苯酚废水,从而实现苯酚高盐废水的高效降解。针对EMBR中传统硅橡胶管式膜苯酚跨膜传质速率较慢的问题,研究采用相转化法直接制备聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜,可同时实现苯酚高渗透性与无机盐高截留率。探究了萃取膜生物反应器中废水、微生物单元的流量、pH、温度等参数对苯酚跨膜传质与无机盐截留的影响,优化了EMBR运行条件,并探究了EMBR内微生物的苯酚降解能力及对苯酚跨膜传质的影响。研究发现EMBR最优运行条件:废水单元流量为0.17 L/h、pH值=5.1、温度为34℃;微生物单元流量为0.17 L/h、pH值=5.75、温度为30℃。投加微生物后,该EMBR的苯酚跨膜传质系数最高可达到（4.0~4.3）×10-7 m/s,苯酚去除率始终维持在100%,NaCl截留率高于99.9%。研究成果有助于解决EMBR应用推广的瓶颈,对我国水环境污染治理和水资源安全保障有积极意义。     

纳滤膜处理乳制品废水过程中的膜污染清洗方法的研究

针对纳滤过程中乳制品废水污染的纳滤膜,选用不同的清洗剂进行清洗实验,讨论了清洗剂浓度、清洗温度、清洗时间对膜通量恢复率的影响,确定了适宜的清洗方案。实验结果表明,单纯使用一种清洗剂不能达到通量恢复的要求,确定的清洗方案为:先用35～40℃,pH=10.5的NaOH溶液清洗30min,再用0.3%H2O2碱液清洗20min,最后用2%柠檬酸清洗30min,能取得很好的清洗效果,适合清洗和环保的要求。     

一体式平片膜-生物反应器运行过程中膜性能的研究

介绍了一体式平片膜 生物反应器应用于发酵废水的研究。运用RIS阻力模型对间歇运行及在线海绵擦洗的效果进行了初步研究 ,指出一体式平片膜生物反应器的间歇运行模式有利于缓解泥饼层的形成 ,而从长期运行的角度 ,在线海绵擦洗对恢复膜通量和防止各种阻力因素的累积具有积极的实践意义     

中空纤维超滤膜处理聚合物驱采油污水中膜污染特性分析

聚合物驱采油污水中大量聚合物的存在影响了污水的性质,它对超滤膜的污染机理与一般采油污水不同。研究了超滤过滤模拟含聚合物污水过程中,聚合物浓度对膜通量的影响,通过对过滤实际原水污染膜纤维进行化学清洗以及污染膜表面和断面扫描电镜分析,优选化学清洗方案。在此基础上,采用优选的化学清洗方案对工程应用中的膜组件进行清洗。结果表明:随着聚合物浓度升高,膜通量衰减逐渐加剧;NaOH和十二烷基苯磺酸钠组合对聚合物污染清洗效果最佳,可恢复初始通量的75%;分析清洗后膜表面的扫描电镜图表明,原水中物质会在膜面累积形成稳定凝胶层并对膜造成不可逆污染。     

臭氧控制膜污染的研究进展

本文对臭氧在控制膜污染方面的研究现状进行了综述,重点放在臭氧用于膜冲洗和臭氧用于过滤液预处理这两个方面;指明了在一定的条件下,臭氧可以有效地减缓、降低膜污染;臭氧控制膜污染的作用主要通过臭氧降解造成膜污染的有机物质来实现.此外,还介绍了一些臭氧与膜联用的开发应用情况.