粉末活性炭对膜过滤性能的影响

向一体式膜生物反应器中投加粉末活性炭(PAC),可以显著提高膜的过滤性能,有效缓解膜的污染.研究结果表明:投加PAC的吸附作用减少了由于胞外聚合物(EPS)而引起的膜污染;膜表面PAC颗粒的存在减小了浓差极化层的厚度和水力边界层的厚度,提高了过滤物质的传递速率;膜表面形成的PAC层还可过滤微生物和胶体颗粒,减少了它们到达膜表面的数量.     

投加ABS颗粒对MBR膜过滤特性的影响

向膜生物反应器(MBR)中投加ABS颗粒,以干扰膜表面泥饼层的形成和减轻膜污染的发生。结果表明,向MBR中投加粒径为1 mm的ABS颗粒,发现颗粒的最佳投加量为1.5 kg/m3,投加颗粒的膜运行时间是对照实验运行时间的3倍。颗粒对膜表面泥饼沉积层抑制明显,与对照实验泥饼层重量最大相差290 g,颗粒使膜上泥饼层的分布也不同。颗粒的投加也改变了污泥EPS含量,相比对照实验,多糖、蛋白质含量分别提高了17.2%和8%,污泥粘度提高了17.6%。细格栅与颗粒使MBR对TN、TP去除效果分别提高了8.5%和9.7%,对COD的影响不大。     

膜生物反应器中新型无纺布膜过滤特性及膜污染特征

通过无纺布和聚偏氟乙烯平板膜组件在相同操作条件下的对比实验，研究无纺布膜的过滤特性。结果表明，2种膜的膜生物反应器COD、氨氮平均去除率均＞90%。过膜压力变化表明在长期运行条件下，无纺布可适于作为膜生物反应器的过滤介质，其过滤机理为膜表面滤饼层形成动态膜，从而增强了膜截留能力。膜污染研究表明，无纺布膜阻力主要来自滤饼层（占总阻力的83.6%），经清洗后膜通量可恢复至94%。扫描电镜显示膜表面滤饼层较厚，结合膜阻力分析结果认为，该滤饼层对膜污染和可逆性影响较大。对膜表面和膜孔中胞外聚合物（EPS）的红外分析证实，其中含有蛋白质和多糖物质，而且组分分析表明蛋白质是膜污染物EPS中的主要组分，在膜孔中的含量比滤饼层中还高。     

颗粒填料复合式膜生物反应器的长期运行特性

在实验室条件下，从有机物去除效果、透膜压差、污泥颗粒粒径和污泥混合液过滤阻力等方面对颗粒填料复合式膜生物反应器（HMBR）的长期运行特性进行了研究。结果表明，与普通MBR相比，HMBR可以显著减缓膜污染，延长稳定运行时间，减少膜组件的清洗频率，在本试验条件下，当膜通量分别为3.0、4.5和6.0 L/（m²·h）时，MBR的透膜压差增长率分别是HMBR的5.5、3.3和2.2倍；HMBR的有机污染物去除效果显著，COD平均去除率达到92.3%，但是由于颗粒填料对HMBR膜表面污泥沉积层的去除，HMBR对有机物的筛滤/吸附作用减弱，造成HMBR出水的COD浓度比MBR略高；随运行时间的增长，HMBR污泥颗粒粒径呈下降趋势，而污泥混合液的过滤阻力逐渐增大，由于颗粒填料对污泥絮体的剪切作用，以及污泥生物相的变化导致HMBR的污泥粒径下降趋势比MBR更为明显，粒径分布范围更窄，而且HMBR的污泥混合液过滤阻力增长速率略大于MBR。     

粉末活性炭-超滤组合工艺对二级出水中污染物的去除及膜污染机制研究

采用粉末活性炭(PAC)-超滤(UF)组合工艺处理污水处理厂二级出水,探讨不同PAC投加量下PAC-UF组合工艺对溶解性有机物(DOC)及抗生素抗性基因(ARGs)的去除效果,分析PAC对UF膜污染的缓解机制。结果表明,与直接UF相比,PAC-UF组合工艺可有效降低出水DOC和ARGs含量;水中4种ARGs与微生物含量、整合子intI1、DOC浓度间呈显著相关关系,说明去除上述指标有助于削减不同类型ARGs;PAC可吸附水中小分子量有机物,提高膜比通量,改善UF膜的反冲洗效果,PAC投加量为20mg/L时效果最好;PAC投加量增加可使滤饼层变得致密,使UF膜的不可逆污染阻力下降,但总污染阻力增加;直接UF与PAC-UF组合工艺的膜污染主导机制均为滤饼层污染,其中PAC-UF组合工艺受滤饼层污染机制影响更大。综合考虑污染物去除及膜污染缓解效果,采用低投加量(20mg/L)的PAC-UF组合工艺处理二级出水最为适宜。     

在线超声作用下流化床膜生物反应器的膜污染机制

在流化床膜生物反应器中引用在线超声技术来控制膜污染，考察了在线超声对污泥混合液特性的影响，探讨了在线超声作用下的膜污染机制。结果表明：在线超声流化床膜生物反应器的跨膜压差（TMP）增长速度明显慢于普通流化床膜生物反应器，可延长膜清洗周期约51％。在线超声作用下，污泥平均粒径降低约70μm，污泥胞外聚合物（EPS）含量增加（14±5）mg／g，混合液溶解性微生物产物（SMP）有所降低；同时，在线超声使得污泥浓度和混合液粘度降低，从而改善了混合液的过滤性，有助于膜污染的控制。分析表明，在线超声能够减少膜表面不可逆污染的发生，膜的主要污染机制为泥饼层污染。     

絮体性质对纳滤膜污染的影响

混凝过程产生的絮体会对后续膜过滤性能产生一定的影响。实验中利用激光粒度仪研究2种混凝剂(AlCl3和PAC)在不同投加量下的絮体性质,混凝出水(不经过沉淀)直接进入纳滤膜(NF270)装置进行过滤实验。研究表明,投加量低(<0.20 mmol/L)的情况下,混凝出水反而使纳滤通量衰减发生恶化,随着投加量的增加,纳滤膜通量衰减得到有效的减缓。直接过滤腐殖酸(HA)的膜通量衰减(J/J0)为0.65,投加量为0.50 mmol/L时,AlCl3和PAC 2种混凝剂产生的通量衰减(J/J0)分别为0.78和0.75。滤饼层阻力受到絮体尺寸的影响较大,絮体尺寸越大,形成的滤饼层透水性更好。通过污染模型分析,混凝出水的纳滤膜污染机理主要是滤饼层阻力。     

气-水联合反冲洗膜污染防治技术研究

采用气-水联合反冲洗技术，考察了气-水比（Qg／Ql）、反冲洗周期及其对膜污染的防治效果。结果表明，气-水联合反冲洗较单独气或水反冲洗效果好；在过滤周期20min，反冲洗时间1min，气-水比1．5时，气-水联合反冲洗能够恢复膜通量到膜清水通量的80％以上。此法可大幅度清除沉积在膜表面的泥饼层，恢复膜通量，维持膜过滤性能的稳定，是一种较为有效的膜污染防治技术。     

添加剂对炭黑颗粒润湿和沉降性能的影响

为提高湿式除尘装置对炭黑颗粒物的去除效率，通过向吸收液中添加复配表面活性剂以提高吸收液对炭黑的润湿性，投加絮凝剂使进入吸收液的炭黑颗粒发生凝聚和沉降，从而使吸收液得以循环利用。其中表面活性剂的复配以非离子表面活性剂月桂醇聚氧乙烯（9）醚（AEO-9）为主，与十二烷基苯磺酸钠（SDBS）、十六烷基三甲基溴化胺（CTAB）和壬酚基聚氧乙烯醚（TX-10）分别复配，筛选出复配效果最好的一组复配液；然后投加絮凝剂，探讨絮凝剂的加入对吸收液中炭黑颗粒物絮凝沉降的影响。结果表明，在AEO-9浓度为0．05mmol／L，TX-10浓度为0．09mmol／L时，吸收液的表面张力最小，为36．75mN／m；投加无机絮凝剂聚合氯化铝（PAC）浓度为100mg／L时，经15min沉降，炭黑的沉降率可达88．1％，上清液中悬浮颗粒的平均粒径为6．36μm。     

新型颗粒层过滤性能的宏观数学模型

根据固定床颗粒层内气流含尘浓度的连续方程、颗粒层过滤规律和新型颗粒层的过滤特点，建立了固定床颗粒层过滤过程和新型颗粒层过滤性能的宏观数学模型；根据颗粒层的过滤机理和实际灰尘颗粒粒径的分布状态，在实验的基础上，修正了过滤速度对颗粒层过滤效率的影响；根据实验结果对过滤效率方程式、床层压降方程式中的特征参数进行了回归，得到了具体过滤介质的颗粒层宏观过滤数学模型。模型表明新型颗粒层过滤过程是一个不随过滤时间变化的准稳态过程，只与过滤介质特性和循环清灰周期有关，模型计算值能准确地反映颗粒层的过滤性能。     

预涂动态膜在乳化油废水处理中的阻力分布及其抗污染特性

为讨论预涂动态膜的抗污染特性,测定了陶瓷膜、高岭土预涂动态膜和高岭土/MnO2复合预涂动态膜分别在乳化油废水处理中的阻力分布,并用SEM扫描电镜对污染预涂动态膜形貌进行了表征。结果表明,乳化油污染阻力明显高于基膜(或陶瓷膜)固有阻力及涂膜粒子形成的阻力,乳化油对预涂动态膜或陶瓷膜的污染是导致膜通量衰减的主要原因;高岭土和复合预涂动态膜所用基膜污染阻力低于陶瓷膜的内部污染阻力,其中复合预涂动态膜所用基膜的污染阻力最小;复合动态膜层比高岭土动态膜层的污染程度低;污染预涂动态膜表面呈现明显的凝胶态物质,其基膜外壁面未呈现凝胶态物质。处理乳化油废水中,动态膜层可有效保护基膜,表现出了较强的抗污染性能。     

一体式膜-生物反应器中膜污染过程的动态分析

膜污染过程的动态研究对于有效地控制膜污染意义重大。结合膜过滤压差的上升和污染膜表面微观形态的变化 ,对不同污泥浓度和膜通量条件下 ,一体式膜 生物反应器中膜污染过程进行了动态分析。结果表明 ,膜污染初期主要是水中溶解性物质在膜表面附着 ,随后污泥在膜表面沉积。溶解性有机物在膜面的附着 ,对膜过滤压差即膜过滤阻力的变化影响不大 ,而活性污泥在膜表面的大量沉积将导致膜过滤压差迅速上升。污泥浓度愈高 ,膜通量愈大时 ,活性污泥颗粒愈易在膜面沉积。通过停止进出水维持空曝气、降低反应器内污泥浓度或延长膜的停抽时间可以使沉积在膜表面的悬浮污泥脱离膜表面 ,从而使膜过滤能力得到很好的恢复。采用经典的膜污染模型对各运行阶段膜污染模式进行了分析 ,模型拟合结果与电镜观察结果基本吻合。     

混凝沉淀前处理对丙烯酸丁酯废水陶瓷膜过滤膜污染的影响

采用混凝沉淀-双层滤料过滤-陶瓷膜过滤组合工艺去除丙烯酸丁酯废水中浊度物质。结果表明,废水pH值、混凝药剂投加量、混凝沉淀水力条件不仅对丙烯酸丁酯废水混凝沉淀出水和双层滤料过滤单元出水浊度具有重要影响,而且对后续陶瓷膜过滤单元膜污染均具有重要影响。双层滤料过滤出水浊度与陶瓷膜污染阻力具有明显的正相关关系,双层滤料过滤出水浊度越高,陶瓷膜污染阻力越大。废水pH在7.0~10.0范围内、混凝药剂PAC或PAM投加过量、废水流量过高都会造成双层滤料过滤出水浊度偏高,导致陶瓷膜污染严重。     

Investigation of the role of biopolymer clusters in MBR membrane fouling using flash freezing and environmental scanning electron microscopy

The technique that employs flash freezing and environmental scanning electron microscopy (ESEM) was utilised for detailed investigation of the fouling materials in a membrane bioreactor (MBR). The method involves the flash freezing of a wet sample in liquid nitrogen for 10 s to preserve its structure for direct ESEM observation with a high image resolution. ESEM images show that the sludge cake formed by simple filtration of the MBR bulk sludge has a highly porous, sponge-like structure with a fairly low resistance. However, the fouling layer attached to the membrane surface contains a thin gel layer under the main body of the sponge-like sludge cake, which is similar to that formed by filtration of a dispersion of biopolymer clusters (BPCs). It is apparent that BPCs tend to accumulate on the membrane surface, and the gel layer is largely responsible for the high filtration resistance of the cake layer on the fouled membranes.     

处理垃圾渗滤液的反渗透膜污染研究

膜污染及其防治是影响膜系统运行效果的重要因素。本研究选取工程中运行一年多的处理垃圾渗滤液的碟管式反渗透膜，经研究判断，污染絮体的主要成分是有机物，并含有Al、Si等的胶体物质以及Fe和Ca的化合物。通过化学清洗来验证对污染层结构的判断，先碱洗后酸洗的清洗效果远远好于先酸洗后碱洗，有机物在污染层形成过程中起主要作用，减少渗滤液中的有机物质，将会大大减轻膜污染的发生。     

TiO_2光催化对微滤去除腐殖酸的膜污染控制研究

着重研究了不同紫外灯光源和照射时间条件下,TiO_2光催化(PCO)对微滤去除腐殖酸过程中的膜污染控制,并探讨了膜污染的控制机理。研究结果表明,TiO_2光催化能有效提高微滤对腐殖酸的去除,同时降低膜通量的下降,起到有效控制膜污染的作用。进一步的实验分析表明,TiO_2光催化控制膜污染的主要机理在于将腐殖酸降解为易于被TiO_2吸附的小分子量物质,吸附腐殖酸降解产物后的TiO_2聚合颗粒粒径增大,易于在膜表面形成更为松散的沉积层,并使膜污染从以膜孔堵塞和沉积层污染为主转化为以沉积层污染为主的可逆性污染。     

TiO2光催化对微滤去除腐殖酸的膜污染控制研究

着重研究了不同紫外灯光源和照射时间条件下，TiO2光催化（PCO）对微滤去除腐殖酸过程中的膜污染控制，并探讨了膜污染的控制机理。研究结果表明，TiO2光催化能有效提高微滤对腐殖酸的去除，同时降低膜通量的下降，起到有效控制膜污染的作用。进一步的实验分析表明，TiO2光催化控制膜污染的主要机理在于将腐殖酸降解为易于被TiO2吸附的小分子量物质，吸附腐殖酸降解产物后的TiO2聚合颗粒粒径增大，易于在膜表面形成更为松散的沉积层，并使膜污染从以膜孔堵塞和沉积层污染为主转化为以沉积层污染为主的可逆性污染。     

气-水联合反冲洗膜污染防治技术研究

采用气水联合反冲洗技术,考察了气水比(Qg/Ql)、反冲洗周期及其对膜污染的防治效果。结果表明,气水联合反冲洗较单独气或水反冲洗效果好;在过滤周期20min,反冲洗时间1min,气水比1.5时,气水联合反冲洗能够恢复膜通量到膜清水通量的80%以上。此法可大幅度清除沉积在膜表面的泥饼层,恢复膜通量,维持膜过滤性能的稳定,是一种较为有效的膜污染防治技术。