机械清洗膜组件对膜通量影响的初步研究

试验设计了强化机械清洗膜组件M1和机械清洗膜组件M2,通过正交试验考察了污泥浓度、曝气量、运行膜通量和抽吸时间:间歇时间对2组膜组件的膜过滤特性的影响.结果表明,M1膜组件可以弱化不利条件如高污泥浓度(MLSS)、高运行膜通量和低曝气强度的影响;曝气量和运行膜通量是影响膜比通量的主要因素;并得到一组较佳的操作条件组合:污泥浓度6g/L、曝气量0.5m³/h、抽吸时间和间歇时间的比为12:1.在此条件下长期运行试验表明,M1和M2膜通量均可以维持在40L/(h·m²).通过测定2组膜组件的阻力分布,表明机械清洗可以大大减弱膜面泥饼层污染.     

具有自由端的梳状中空纤维膜-生物反应器中的膜污染控制研究

采用具有自由端的梳状中空纤维膜-生物反应器处理污水,考察了其膜污染控制性能.结果发现,如果将膜污染定义为恒压操作下的膜通量下降,膜组件b比膜组件a易获得更大的膜通量,具有更优异的抗污染效果.含膜组件b的MBR在温度为22～26℃,污泥浓度为7 500～10 500 　mg/Ｌ,曝气量为200 Ｌ/h,抽停时间比为9 min/1 min,压力为0.02 MPa的条件下连续运行47 d,膜通量维持在4.0～8.0 　L·(m²·h)^-1,其间不需要任何水力或化学清洗.由于这种膜组件易充分发挥曝气的作用,不易污染,因而所需曝气量较小,并且当抽停时间比从12 min/1 min变化到6 min/1 min,膜通量差别不大.对膜的清洗试验表明,水力清洗＋化学清洗＋乙醇浸泡是最有效的清洗方法.水力清洗+化学清洗后,较之水力清洗,中空纤维膜表面上的胶团数目和面积大大减少,膜孔变得更加清晰.     

微曝气垂直流湿地中4种基质的充氧性能研究

通过模型曝气实验研究了公分石、火山石、500级陶粒、高强级陶粒4种基质和空白水柱分别在0.19、 0.38、 0.76 m³·(m²·h)^-1 3种曝气强度下的充氧性能.结果表明,在相同条件下,曝气强度越大,氧转移速率常数K_La越大,填充了基质的模型的氧转移速率常数比空白提高了5～7.8倍;在0.19 m³·(m²·h)^-1曝气强度下,500级陶粒和高强级陶粒的氧利用率最高,分别为14.39%和14.21%,火山石和公分石的氧利用率分别为13.11%和11.68%;随着曝气强度的提高,公分石的氧利用率明显高于其它基质,在0.38 m³·(m²·h)^-1曝气强度下达到最大值14.04％,比该状况下空白模型的氧利用率高出3倍,火山石的氧利用率持续下降,在0.76 m³·(m²·h)^-1曝气强度下,氧利用率为7.67%,500级陶粒和高强级陶粒的氧利用率较为稳定,维持在10%左右.     

双功能陶瓷膜生物反应器处理废水的研究

研制了一种具有抽滤和曝气双重功能的陶瓷膜生物反应器并用于处理废水.比较了废水经陶瓷膜抽滤后的出水浊度和自然沉降后的浊度,经过陶瓷膜过滤后的出水浊度达到自然沉降4～24h的效果.在处理废水的过程中,进行曝气/抽滤的切换,可有效地解决膜的堵塞问题.分别进行了间歇和连续的方法处理废水的试验,其COD负荷分别达到1.1kg/(m³·d)和1.5kg/(m³·d).     

一体式膜生物反应器出水方式对膜污染的影响

探讨了一体式膜生物反应器出水方式对膜污染的影响和采用Flundlich等温吸附方程来表征膜污染的可行性.在相同运行条件下,实验测得真空抽吸-空气反吹、真空泵抽吸和自吸水泵抽吸3种出水方式的吸附曲线方程依次为2.59c^1/0.957_e 、7.415c^1/1.369_e和7.10c^1/1.015_e. 试验结果表明,膜生物反应器的出水方式对膜污染有明显的影响,其中真空抽吸-空气反吹间隙运行方式引起的膜污染程度最轻.采用Flundlich等温吸附方程表征膜污染状况是可行的.     

一体式膜-生物反应器的水动力学特性

以研究一体式膜 -生物反应器的水动力学特性为目的 ,通过试验测定了反应器中膜间液体错流流速的分布和大小 ,建立了描述错流流速的计算模型 ,并考察了曝气量和反应器结构对错流流速的影响 .曝气量为 40 m³/h时 ,膜组件中部的错流流速为0.36～ 0.4³m/s,比膜组件 2边的流速约大 6.2%～ 21%.错流流速实测值与模型计算值吻合良好 .曝气量为 20～50 m³/h时 ,错流流速随曝气量的升高而增大 ,当曝气量大于 50 m³/h后错流流速逐渐趋向平稳 ;反应器高度越高 ,上升流通道越窄、下降流道和底部流道越宽 ,在同样曝气量条件下 ,可获得越大的错流流速 .     

一体式膜生物反应器膜污染影响因素研究

试验采用聚丙烯中空纤维膜,通过正交试验考察了膜通量、抽停时间、曝气量对膜过滤压力的影响,得出适合的膜通量是减缓膜污染的决定性因素。并确定了适宜的运行条件：膜通量5L／（m2·h）,抽吸时间8min,停抽时间2min,曝气量0．6m3／h;同时考察了EPS中多糖和蛋白质对膜污染的影响,得出多糖是主要的污染物质。     

膜-生物反应器运行条件对膜过滤特性的影响

试验采用膜抽吸压力的上升速率表征运行过程中膜过滤性能的变化。正交试验结果表明,缩短抽吸时间或延长暂停时间和增加曝气量均有利于减缓膜污染,但过短的抽吸时间、过长的暂停时间和过大曝气量不能进一步地减轻膜污染,因此应在保证一定产水量的前提下确定适宜的抽、停时间和曝气量。在污泥龄４０ｄ,污泥浓度稳定在５ｇ／Ｌ左右的条件下,最佳组合操作条件为抽吸１０ｍｉｎ,停抽５ｍｉｎ,曝气量４ｍ＾３／ｈ。３个因素中抽吸时     

膜序批式间歇反应器的膜污染特性及控制

采取厌-好氧交替运行、实验室人工配水的方式,连续运行300 d,研究膜序批式间歇反应器运行过程的膜污染特性及其控制.结果表明,在运行初期的75 d内,污泥处于絮体状,SVI值64.6～110.6 　mL·g^-1,膜污染呈快速指数增长趋势,TMP平均增长速率为0.309　kPa·d^-1,膜阻力变化在0.393×10¹¹～1.298×10¹¹ m^-1·d^-1之间,比膜通量从4.4 　L·(m²·h·kPa)^-1下降为0.52 　L·(m²·h·kPa)^-1,75　d时的临界膜通量为20 　L·(m²·h)^-1.从75～120　d对系统进行了调控,反应器培养出好氧颗粒污泥,SVI值逐渐下降,从170　d开始,SVI一直保持在40 　mL·g^-1左右,污泥粒径逐渐增大,220　d时污泥粒径分布大多在500～1 000　μm.120～300　d运行过程中的膜污染呈缓慢增长趋势,TMP平均增长率仅为0.062 　kPa·d^-1,膜阻力变化率在0.291×10¹¹～0.404×10¹¹m^-1·d^-1,比膜通量从4.4 　L·(m²·h·kPa)^-1下降为1.4 　L·(m²·h·kPa)^-1,220 d时的临界膜通量为40 　L·(m²·h)^-1.这些数据表明好氧颗粒污泥的培养对减缓膜污染发生具有极大作用.曝气强度为100 m³·(m²·h)^-1时,比膜通量最大,曝气强度为69 m³·(m²·h)^-1时,膜污染速率最小.     

重力出流式膜生物反应器的膜通量及膜污染控制研究

采用新型的重力出流式膜生物反应器(MBR)处理生活污水和垃圾渗滤液,考察了其在长期运行过程中膜通量的变化规律及其影响因素.结果表明,该MBR能够在较低液位水头(8.5～15.0 kPa)的作用下连续出水,并获得较高的膜通量.处理生活污水时,平均膜通量为11.2 L·(m²·h)^-1;处理垃圾渗滤液时,平均膜通量为6.4 L·(m²·h)^-1.研究发现,污泥浓度对膜通量影响大小与曝气强度有关.当曝气强度小于400 m³·(m²·h)^-1时,膜通量随着污泥浓度的升高显著下降;当曝气强度大于400 m³·(m²·h)^-1时,膜通量几乎不受污泥浓度和曝气强度的影响.对膜的化学清洗试验表明,NaOH+NaClO溶液清洗效果最佳,膜通量可恢复至初始通量的85%以上.进一步研究表明,混合液中高浓度的溶解性胞外聚合物是MBR处理垃圾渗滤液时膜通量较低的主要原因.     

一种曝气过滤元件的特性研究

针对膜生物反应器面临的膜污染问题,开发一种新型的曝气过滤元件,该元件一方面可恢复元件污染造成的通量的下降,另一方面可有效补偿微生物反应过程中对氧的需求.在清水、高岭土配水、活性污泥3种条件下研究了该元件的过滤通量的特性,得出该元件在清水和高岭土配水条件下具有大通量特性,并分析了在活性污泥条件下失去大通量的原因.确定了元件2的优化实验条件:压力0.15 MPa,元件过滤表面冲刷速率9.26 m/s,曝气强度18 m3/(h*m2),运行时间70 min,曝气时间5 min.曝气反冲前后过滤通量的变化情况初步表明了气体反冲对过滤通量的恢复效果显著.      

SMBR系统活性污泥性质对膜污染特征的影响

采用浸没式膜生物反应器(Submerged membrane bioreactor,SMBR),在曝气量300 L·h-1、膜通量15 L·m-2·h-1、抽吸/间歇时间为8 min/2 min的工况下,在缺氧区采用不同搅拌强度运行,研究了活性污泥特性及其对滤饼层特征的影响.试验结果表明,搅拌强度对系统主要水质指标的去除没有明显的影响.但随着搅拌强度的突然增加,会导致活性污泥上清液胶体态物质升高,胞外聚合物由(28.94±9.61)mg·g-1(以VSS计,下同)增加到(52.57±7.98)mg·g-1,膜污染速率增加2.13倍;滤饼层污染引起的跨膜压差(Trans-membrane pressure,TMP)占到总TMP的93.64%以上.     

Influence of aeration intensity on the performance of A/O-type sequencing batch MBR system treating azo dye wastewater

Among the numerous parameters affecting the membrane bioreactor (MBR) performance, the aeration intensity is one of the most important factors. In the present investigation, an anoxic/aerobic-type (A/O-type) sequencing batch MBR system, added anoxic process as a pretreatment to improve the biodegradability of azo dye wastewater, was investigated under different aeration intensities and the impact of the aeration intensity on effluent quantity, sludge properties, extracellular polymeric substances (EPS) amount generated as well as the change of permeation flux were examined. Neither lower nor higher aeration intensities could improve A/O-type sequencing batch MBR performances. The results showed 0.15 m³·h⁻¹ aeration intensity was promising for treatment of azo dye wastewater under the conditions examined. Under this aeration intensity, chemical oxygen demand (COD), ammonium nitrogen and color removal as well as membrane flux amounted to 97.8%, 96.5%, 98.7% and 6.21 L·m⁻²·h⁻¹, respectively. The effluent quality, with 25.0 mg·L⁻¹COD, 0.84 mg·L⁻¹ ammonium nitrogen and 8 chroma, could directly meet the reuse standard in China. In the meantime, the sludge relative hydrophobicity, the bound EPS, soluble EPS and EPS amounts contained in the membrane fouling layer were 70.3%, 52.0 mg·g⁻¹VSS, 38.8 mg·g⁻¹VSS and 90.8 mg·g⁻¹VSS, respectively, which showed close relationships to both pollutant removals and membrane flux.     

基于微气泡曝气的生物膜反应器处理废水研究

微气泡曝气有助于强化氧传质过程,在废水好氧生物处理中具有潜在的应用优势;生物膜反应器是应用微气泡曝气的可行工艺形式.本研究在生物膜反应器中采用SPG膜微气泡曝气处理模拟生活废水,探讨反应器连续运行过程中,SPG膜空气通透性、溶解氧变化、污染物去除效果及氧利用情况.结果表明,基于SPG膜微气泡曝气的生物膜反应器能够实现长期连续稳定运行,是微气泡曝气与废水好氧生物处理结合的可行方式.SPG膜表面性质及膜孔径影响其空气通透性,疏水性膜的空气通透性优于亲水性膜;膜孔径越大,空气通透性越好.一定的SPG膜空气通量下,反应器内的溶解氧浓度主要受有机负荷影响.SPG膜微气泡曝气生物膜反应器较优的COD处理负荷(以SPG膜面积计算)为6.88 kg·(m2.d)-1.氨氮的去除主要受溶解氧浓度及生物膜内氧扩散传质的影响,在高有机负荷下生物膜内出现同步硝化反硝化.微气泡曝气的氧利用率显著高于传统曝气方式,在优化的运行条件下,氧利用率可以接近100%.     

一体式膜生物反应器工艺中膜过滤特性研究

膜生物反应器是生物降解与膜分离相互影响、共同作用的过程。膜对活性污泥混合液的分离过程包括两个过程:一是膜对活性污泥等固体颗粒的分离;二是膜对活性污泥混合溶液中大分子有机物的分离。膜过滤的过程不但要克服膜固有的阻力Rm和固体颗粒形成的阻力Rd,而且要克服膜分离过程中分离大分子所形成的凝胶层阻力Rg和边界层阻力Rc。对膜过滤过程模型进行了描述,结合模型考察了压力、泥水混合物的性质、曝气量、抽吸-停抽时间等对膜分离特性及膜污染的影响。此膜过滤过程模型对于实际操作寻找合适的操作条件具有一定的指导意义。     

一体式MBR污泥特性及对其过滤性能的影响

研究了一体式MBR长期不排泥运行的污泥特性变化,考察了水力停留时间、曝气量等因素对污泥增长特性、污泥颗粒粒径分布及膜过滤性能的影响,并探讨了这些因素之间的关系。结果表明:水力停留时间越短,MLSS与MLVSS增加越快,膜污染加速,膜过滤阻力增加越快,但MBR中污泥浓度的增长、变化对出水COD的影响不明显;污泥平均粒径随SRT的延长而减小,实验结束污泥粒径最小值为0.6μm大于实验用膜的孔径0.2μm,表明混合液中的微细颗粒污泥未对膜通量的下降起决定性作用,膜表面污泥的沉积对膜通量影响更大一些,增加曝气强度可以明显改善MBR的过滤性能。     

臭氧-CNT膜改性联用工艺阈通量及膜污染分析

采用碳纳米管(carbon nanotube,CNT)对聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)中空纤维超滤膜进行改性,结合臭氧预氧化技术,考察了臭氧-CNT膜改性联用工艺的阈通量及膜表面污染情况.结果表明,原膜阈通量为45 L·(m~2·h)~(-1),联用工艺下阈通量为81 L·(m~2·h)~(-1),联用工艺相对原膜阈通量提高了约80%;且联用工艺的污染速率最低,约为0. 001 37k Pa·min-1·L-1·m~2·h.相同臭氧投量与CNT负载量下,对比联用工艺阈通量与临界通量运行情况,得出阈通量下运行过水量高于临界通量运行,表明阈通量下运行能够缓解膜污染,延长膜组件的运行时间.膜污染碳平衡实验结果表明,采用CNT对膜改性后,膜组件的纳污能力与可恢复性得到明显提高,臭氧氧化能够进一步提高CNT改性膜组件的可恢复性,大幅提高其过水性能和使用时间.     

除磷颗粒诱导的同步短程硝化反硝化除磷颗粒污泥工艺

以低C/N比生活污水为研究对象,接种成熟除磷颗粒污泥,通过联合调控好氧时间及曝气强度成功将其诱导成具有同步短程硝化反硝化除磷功能的颗粒污泥,并分析了此过程中系统脱氮除磷特性变化.结果表明,好氧段曝气强度为5L·(h·L)~(-1),在较短曝气时间下(140 min)可实现AOB的富集,但同步硝化反硝化能力难以提高;降低曝气强度为3. 5L·(h·L)~(-1),延长曝气时间(200 min),好氧段氮损增加.根据pH及DO曲线进一步优化曝气时长抑制NO_2~-向NO_3~-转化,优化后系统出水TP 0. 5 mg·L~(-1)和TN 15 mg·L~(-1),可实现氮磷的同步去除.在系统功能由单纯的除磷向同步脱氮除磷转化的过程中,释磷量下降,PAOs在内碳源储存过程中的贡献比例有所下降,但仍占主体地位(60%).批次实验表明,颗粒中可利用NO_2~-为电子受体的DPAOs占绝大部分达52. 43%,其富集减轻了系统的碳源压力,从而改善脱氮除磷效果.