膜生物反应器中EPS对污泥絮体形成的影响及其膜污染特性研究

为了给减缓膜生物反应器(MBR)膜污染提供新思路,对MBR中EPS各组分对污泥聚集性能的影响及其膜污染特性进行研究。通过分析MBR中污泥的聚集性,发现原始污泥的聚集速率常数为0.0151,提取EPS后污泥的聚集速率常数为0.00181,由此可以看出EPS在污泥聚集的过程中起重要作用。为了进一步明确EPS各组分对MBR中污泥聚集性能的影响,利用扩展的DLVO理论研究MBR中EPS及其各组分对污泥聚集性能的影响,发现MBR中EPS里粘液的二级能量最小值大约为-0.94 KT,松散型EPS(LB-EPS)为-2.98 KT,紧密型EPS(TB-EPS)为-3.87 KT,说明TB-EPS在污泥聚集的过程中起重要作用。进一步通过三维荧光光谱及EPS浓度分析,发现EPS各组分浓度及结构的不同导致EPS各组分对污泥聚集性起不同的作用。通过吸附实验、原子力显微镜观察发现EPS各组分的膜污染速率为:上清液<粘液相似文献   

MFC-MBR耦合系统运行效果

膜生物反应器(MBR)是一种高效的污水处理工艺,而微生物燃料电池(MFC)能有效降解污泥中的胞外生物有机质(EBOM)并回收电能.将MFC与MBR联用,建立了一套能够有效抑制膜污染同时回收电能的新系统——MFC-MBR耦合系统,MBR的剩余污泥经MFC处理后回流.以传统MBR为对照,对耦合系统中污水处理效果、膜污染情况和污泥混合液的性质进行研究.研究表明,耦合系统的污水处理效果没有明显恶化,COD去除率为94％,NH4+-N的去除率为92％.耦合系统能够有效减缓膜污染的发生,清洗周期延长了28％.污泥混合液的MLVSS/MLSS稳定在80％ ～ 88％,系统内几乎没有无机颗粒积累.松散结合态胞外聚合物(LB-EPS)降低了48％,使污泥混合液性质得到改善.较低的污泥比阻(2.69×1012m/kg)和标准化毛细吸水时间(1.67 s·L/g MLSS),证明耦合系统污泥混合液脱水性能提高了.     

膜生物反应器中不同阶段微生物群落结构演变的研究

为了研究膜生物反应器（membrane bioreactor, 简称MBR）中微生物群落结构的演变情况,对不同阶段运行状况下(包括培养驯化阶段、初期增长阶段、污泥流失阶段和恢复成熟阶段4个阶段)污泥中的微生物进行了考察。从MBR污泥中提取细菌总基因组DNA,进行聚合酶链式反应变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)图谱的直观分析,以及总细菌的Shannon多样性指数、各污泥样品的相似性分析和聚类分析。研究表明,反应器中的微生物群落比较丰富。不同的阶段状况下,微生物的群落结构变化比较明显,能够比较好地反映MBR的运行状况和系统处理效能的关系,并且发现微生物的群落结构能够随着反应器的运行状况的变化做出调整恢复。     

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。     

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。     

生物制剂对MBR中无纺布膜组件过滤性能的影响

研究了生物制剂对浸渍式膜生物反应器(submerged membrane bioreactor,SMBR)中聚丙烯无纺布(non-wov-en fabric,NWF)膜组件过滤性能的影响。结果表明,能减少膜组件表面附着污泥胞外聚合物(extra-cellular polymeric sub-stances,EPS)的含量及污泥的沉积,减缓膜通量的衰减速率和膜污染,无纺布膜组件的过滤性能得到明显改善,表现出一定的耐污染性。生物制剂能改善污泥的沉降性能,有效防止污泥膨胀;对MBR的COD去除率基本没有影响,但略微增大了处理水的浊度。     

一体式MFC-好氧MBR运行效果及膜污染特性

膜生物反应器(MBR)是一种高效的污水处理工艺,而微生物燃料电池(MFC)能利用NO-3作为电子受体进行脱氮。为解决膜生物反应器(MBR)脱氮效率低和膜污染问题,建立了一套能够进行脱氮、有效抑制膜污染的一体式MFC-好氧MBR新工艺。以开路MFC-MBR反应器为对照,对耦合系统中污水处理效果、膜污染情况进行研究。研究表明,2套系统的COD去除率均超过88%,对NH4-N的去除均达到99%。闭路MFC-MBR系统TN去除率达到69.4%,高于开路系统的55.3%。混合液的MLVSS/MLSS稳定在88%左右,同时耦合系统能够改善污泥混合液的性质,zeta电位的绝对值和粘度较开路系统有所减少,污泥颗粒平均体积粒径(233.482μm)较开路系统(94.877μm)有明显增加,膜清洗周期延长了41.17%。     

SRT对MBR污泥性质的影响

以浸没式膜-生物反应器(SMBR)处理模拟赖氨酸废水为研究体系,考察SRT在10、20和40 d条件下,SMBR中的胞外聚合物(EPS)组分和含量、污泥沉降性能和污泥相对疏水性等污泥性质的变化及其对膜污染的影响。结果表明,随着SRT的延长,混合液中EPS总量呈递减趋势,TBEPS中蛋白质与多糖的比值呈上升趋势,污泥的沉降性能变差,相对疏水性增强;膜通量下降速率变大,膜污染加重。污泥性质与膜污染的相关性表明,膜污染与蛋白质和多糖的比值、污泥沉降性能和相对疏水性呈正相关关系,而与EPS呈负相关关系。     

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。     

废水生物处理领域中胞外聚合物的研究进展

胞外聚合物(EPS)是活性污泥的主要组成部分,可影响污泥的表面特性(污泥混合液疏水性和Zeta电位等)、生物絮凝、沉降及脱水等性能.就近年来国内外对EPS空间结构、组成成分、物理化学性质等方面的研究进行了归纳,并结合相关学者的研究成果,综述了EPS在生物膜形成、污泥颗粒化、重金属吸附、生物除磷、膜污染等废水生物处理领域中的研究进展.     

曝气冲刷对膜生物反应器膜污染的控制机理研究进展

膜污染是膜生物反应器(MBR)进一步推广应用的瓶颈问题。曝气冲刷是一种操作简单、无二次污染的MBR膜污染控制技术,但在缓解膜污染的同时也显著增加了系统的运行能耗。优化曝气能耗需深入理解膜污染控制的流体力学机理和生物化学机理。重点综述了曝气冲刷通过剪切力去除膜表面污垢的作用机理,以及曝气冲刷影响污泥混合液的作用机理。在综述的基础上展望了未来研究的发展方向。     

MBR污泥混合液特性变化及膜污染关系研究

考察了长期运行不排泥情况下膜生物反应器(MBR)中的污泥混合液特性变化,并结合Darcy公式探讨污泥性质与膜污染的关系.研究表明,在130 d的运行期间,随着污泥龄(SRT)的增加,污泥浓度增大,混合液粘度增大,污泥的平均粒径从51.56 μm增加到92.57μm后略有减小;对比上清液和出水的分子量分布特征发现,膜组件...     

CAS和MBR工艺污泥微生物在贫营养环境中代谢产物的研究

在恶劣环境下不同污泥的微生物代谢产物组分是具有差异的。这种差异将导致活性污泥对环境的适应能力有所不同。MBR工艺和传统活性污泥法(CAS)工艺的污泥在贫营养的恶劣条件下适应能力也有所不同。由于MBR污泥在环境适应的初期便能大量的利用可生物降解的EPS作为碳源,并迅速产出SMP维持细胞两侧压力,使得其污泥活性降低速度较为缓慢。而CAS工艺污泥则经过一段时间的适应后,才能将EPS中可生物降解的部分作为营养物质进行代谢。CAS污泥对EPS降解能力低于MBR污泥,污泥中残存的EPS高于MBR污泥。当污泥中微生物大量死亡时,由于EPS的保护作用,污泥絮体得到较大的保存,胞内物质不能大量扩散至污泥上清液中。两者EPS中蛋白质和多糖呈下降趋势,而SMP的蛋白质和多糖呈上升趋势,且微生物对多糖的利用能力高于蛋白质。     

A/O-膜生物反应器和A~2O系统中有机物分子量分布的对比研究

采用凝胶过滤色谱(GPC)对A/O-膜生物反应器(A/O-MBR)和A2O系统中有机物分子量分布进行了对比研究.结果表明,A/O-MBR系统中由进水到好氧滤液的有机物分子量分布依次变宽,其趋势恰好与A2O系统相反;A/O-MBR好氧滤液的有机物分子量分布远宽于A2O好氧滤液.A/O-MBR好氧滤液中重均分子量(Mw)＞107 u的有机物占总有机物质量的3.4%,表明正是由于膜的截留作用导致这类大分子有机物在MBR中的累积,而无法像A2O系统一样随出水流走;A/O-MBR系统各段污泥混合液的胞外聚合物(EPS)的分子量分布较分散,说明A/O-MBR系统中微生物新陈代谢产物多,并在膜的截留作用下最终造成了这些产物在膜表面大量的沉积.     

膜-生物反应器混合液性质对膜污染影响的研究进展

膜-生物反应器作为一种新型的污水处理和回用技术,近年来在基础研究和实际应用领域都得到广泛关注,但是影响其长期稳定运行的膜污染问题却一直没有得到深入研究和解决.混合液特性是影响膜污染控制的重要因素,从混合液理化性质(组成、功能、结构和环境因素)和生物学性质(微生物群落结构、微生物功能特征)2个方面进行介绍,综述了目前关于混合液性质与膜污染关系的研究现状.目前的研究虽然取得一定进展,但在相关性分析、群落特征与膜污染关系、污染层形成机理等方面仍存在许多不足.     

污泥龄对MBR中微生物特性的影响

研究了污泥龄(SRT)对膜生物反应器中微生物的存在状态、污泥增殖动力学、污泥活性及污染物去除率等的影响.研究结果表明,随着SRT延长,TB中多糖与蛋白质比例增大,这增大了细菌表面亲水基和疏水基的比例,使细菌存在状态由不稳定型(R型)向稳定型(S型)转变,造成污泥的沉降困难.MBR中微型动物群落结构随SRT的延长呈现规律...     

不同泥龄MBR中溶解性微生物代谢产物对膜污染的影响

通过4套平行运行的小试膜生物反应器(membrane bioreactor,MBR)研究了不同泥龄下溶解性微生物代谢产物(soluble microbial products,SMP)对膜污染的影响.以多糖、蛋白质表征SMP的含量,并通过三维荧光光谱(EEM)、分子量分布(MW)、红外光谱(FTIR)及扫面电镜-能谱分析(SEM-EDX)技术分析了不同泥龄下SMP的变化.结果表明,各泥龄MBR对氨氮和COD均有较好的去除效果,但SMP的含量以及膜污染程度均随着泥龄的升高而降低.泥龄越低,膜阻力越大,小分子量物质(＜1 000)积累程度越大,低泥龄MBR中蛋白质以及腐殖酸类物质含量较高;扫描电镜-能谱分析(SEM-DEX)结果表明,金属元素更容易在低泥龄MBR中的膜表面堆积.     

A/O-MBR中MLSS浓度对污泥性能及膜通量的影响

采用国产聚丙烯中空纤维帘式膜组件,进行了A/O-MBR系统处理生活污水的实验研究,主要探讨了系统中污泥浓度(MLSS)与膜通量变化过程的关系。实验结果表明,MLSS由3 805 mg/L升高到6 912 mg/L时,污泥混合液胞外聚合物(EPS)由43 mg/g VSS增加到81 mg/g VSS,EPS中多糖与蛋白质的比例从0.87增加到1.08。同时,污泥相对疏水性(RH)的降低与Zeta电位的升高也在一定程度上共同促进了膜污染速率的上升。实验条件下,当运行时间为60 d左右,MLSS升高至6 200 mg/L时,跨膜压差上升迅速,膜组件清洗周期由初始的22 d缩短为11 d。A/O-MBR中由于MLSS浓度变化而导致的活性污泥混合液特性的变化,是影响膜通量变化的重要原因。     

膜-生物反应器处理超市废水中污泥性质与膜污染关系分析

在以处理超市废水实际工程的基础上,通过对污泥性质中的胞外聚合物(EPS)、溶解性微生物产物(SMPs)、溶解性COD(SCOD)和污泥浓度(MLSS)变化的分析,得出EPS积累的原因是多方面的,而EPS的过度积累对沉降性能有一定的恶化作用;此外,EPS与SMPs有很好的相关性.作者采用SPSS软件对污泥性质与膜污染之间...     

好氧MBR处理垃圾渗滤液中膜面优势污染物及污染阻力

将好氧MBR处理垃圾渗滤液装置中的污泥混合液进行合理分离,通过死端过滤实验和膜污染阻力测定实验,以确定MBR中造成膜污染的优势污染物和优势污染阻力。实验结果表明,上清液中的胶体物质和大分子粘性有机物是造成膜污染的优势污染物;膜污染阻力主要由凝胶极化阻力和外部污染阻力构成,二者之和占总污染阻力的95%以上。