基因工程菌厌氧膜生物反应器中膜污染的研究

应用基因工程菌Escherichia coli JM109与厌氧管式膜生物反应器结合,处理模拟染料废水。利用膜截留防止Escherichia coli JM109流失,厌氧膜生物反应器中Escherichia coli JM109可以达到20 g/L左右。在高菌体浓度下,测定了管式膜截留高浓度基因工程菌的临界通量,描述了在低于和高于临界通量条件下透膜压力(TMP)变化情况。考察了错流速度对膜污染的影响。分析了基因工程菌的胞外聚合物(EPS)代谢特性,试验结果为特殊菌与膜过程结合提供了膜污染控制的借鉴。     

MBR的临界膜通量及其影响研究

采用通量阶梯式递增法测定了MBR的临界膜通量，研究了膜面气液两相流流速对临界膜通量影响，并考察次临界膜通量下MBR处理垃圾渗滤液的运行特性。试验结果表明，膜面气液两相流流速对临界膜通量影响较大，膜面气液两相流流速由0.9 m/s增至1.8 m/s，临界膜通量由12～14 L/(m²·h)增加至16～18 L/(m²·h)，两者呈显著正相关关系，相关系数为0.997。次临界膜通量下运行时，膜污染包括不可逆污染和可逆污染2个阶段：不可逆污染阶段以凝胶层污染为主，占总量的72%，而可逆污染阶段以滤饼层形成的阻力为主，占总阻力的68.5%。     

预涂动态膜强化渗透与截留性能研究

以二氧化钛粉体材料为涂膜剂,陶瓷管为基膜制备预涂动态膜,引入通量增强系数Zi和截留增强系数Fi研究了预涂动态膜制备条件对其强化渗透与截留性能的影响,并用SEM电镜对预涂动态膜和基膜表面形貌进行表征。结果表明:制备的预涂动态膜表面均匀密实,其孔径低于基膜平均孔径。预涂动态膜的渗透与截留性能随涂膜液pH值的增加而增加,在跨膜压差低于0.2 MPa、错流速度低于1.5 m/s,涂膜时间少于30 m in和涂膜液浓度低于0.4 g/L范围内,提高这些参数值有利于提高预涂动态膜的渗透与截留性能,超出此范围时,提高这些参数值对增强其渗透与截留性能的效果已不明显,其中错流速度的影响相对小些。跨膜压差为0.2 MPa,错流速度为1.5 m/s,涂膜时间30 m in,涂膜液浓度和pH值分别为0.4 g/L和10.2时为最佳制备条件。     

长泥龄膜生物反应器中活性污泥的膜污染研究

长泥龄膜生物反应器(MBR)内污泥性质与普通活性污泥有显著差异。利用一污泥停留时间长达300 d的膜生物反应器研究了污泥浓度、过膜压力和错流速率对长泥龄活性污泥膜污染特性的影响。研究结果表明，使用0.2 μm微滤膜错流过滤时，浓差极化阻力R_cp和滤饼层阻力R_c是膜污染的主要影响因素，各占总的膜阻力R_t的23%～63%和31%～73%。与之相比，膜内部阻力R_if和膜固有的阻力R_m只占总的膜阻力Rt的0.7%～2.4%和1.2%～6.4%，几乎可以忽略不计。随着污泥浓度，过膜压力的增大和错流速率的减小，膜污染逐渐加剧。因此，降低过膜压力，提高流速，可以有效减缓膜污染，减少清洗频率，延长膜组件的使用寿命，从而节约操作成本，推广应用。     

膜生物反应器在污水处理中的应用现状及展望

综述了膜生物反应器（MBR）的研究进展，介绍了其分类及特点、处理机理与MBR运行的影响因素以及膜污染的控制等，并概括了MBR的发展及展望。MBR是近来发展较迅速的一种污水治理设备，具有占地少、能耗低等优点，但也存在一定的缺点，其中膜污染是影响其推广应用的主要因素，目前国内外学者一般都以膜污染作为切入点进行研究，通过改变料液性质、优化操作参数、提高膜清洗效率等方法得以防治膜污染。     

曝气强度对膜污染的影响

混合液浓度的高低及其粒度分布特性是影响膜生物反应器膜污染的重要因素。在一定污泥浓度下,主要考察了曝气强度对污泥絮体粒度分布的影响,以及不同粒度下的膜污染特性。试验结果表明,曝气强度提高,可以起到减缓污泥颗粒在膜表面的沉积作用,但高的错流流速产生的剪切效应使得污泥颗粒变得琐碎,导致细小胶体粒子和溶解性部分增多,增加了膜孔吸附和堵塞的机会,加剧了膜污染的进程。膜污染速率在曝气强度提高初期阶段迅速降低,接着又随曝气强度增加而缓慢升高,在污泥质量浓度为8 g/L的试验条件下,对应的最适曝气强度为84 m3/(m2.h)。     

吸附-预沉淀MBR工艺处理生活污水及膜污染控制效果

膜污染是限制膜生物反应器（MBR）广泛应用的主要因素之一。针对MBR处理生活污水过程中存在的硝化效果不稳定与膜污染问题，提出了一种新型的MBR系统：通过吸附-预沉淀实现进水中碳氮的分离和单独处理，不仅提高了污染物去除效果，且能够有效控制膜污染。研究结果表明，吸附-预沉淀可以去除进水中约89.7%的有机物，系统出水COD、NH₄⁺-N平均浓度为24 mg/L、0.78 mg/L，去除率分别为95.9%和98.1%。MBR中碳氮比的降低和硝化细菌比例的增加大大降低了MBR内MLSS、EPS和SMP含量，平均浓度分别为5 185 mg/L、41 mg/g MLSS和2.62 mg/g MLSS。在膜通量为4 L/（m²·h）条件下，TMP可稳定保持在20 kPa左右。通过吸附-预沉淀过程可有效控制MBR中的膜污染。     

曝气对MBBR联合管式膜MBR处理生活污水的影响及膜污染分析

采用移动床生物膜反应器(MBBR)联合管式膜构建气提式管式膜MBR体系用以处理生活污水,考察了曝气对污水处理效果、膜内气液流态及膜过程的影响,探讨了污泥特性的变化及其对膜污染过程的影响机制.结果表明,气提式管式膜MBR体系下膜出水DO浓度高于混合液,且随着曝气量由50L·h-1提高至150L·h-1,管式膜内气含率由0...     

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。     

平板膜生物反应器中临界通量问题研究

通过小试试验,探讨了平板膜生物反应器中临界通量问题。在试验中发现,平板膜生物反应器运行过程中,存在临界通量值,本试验中污泥质量浓度为10 g/L,临界通量值为4.86×10-6m/s;在该通量值以下运行时,膜污染速度比较缓慢,在该通量值以上运行时,膜污染比较迅速。通过对膜运行过程阻力的分析发现,随着通量的提高,内部污染阻力增加速度大于膜泥饼污染阻力增加速度。膜片在恒流下运行一段时间后,压力会突然上升,其主要原因是由于膜面泥饼的聚集。     

膜生物反应器中膜的清洗方法和机理研究

研究了膜生物反应器处理盥洗废水时 ,水力清洗、酸洗、碱洗等不同组合形式对膜的清洗效果。结果表明 ,水力清洗可以较彻底地去除运行初期的膜表面沉积物 ,使膜通量有较大程度的恢复。对运行时间较长的膜来说 ,有机物和微生物是造成膜污染的主要原因。清水冲洗后用 0 0 5 %NaClO浸泡 1h ,再用 0 5 %的H2 SO4浸泡 1h是盥洗废水处理用膜有效的清洗方法 ,清水膜通量可恢复至 1 0 0 %。     

改性PES膜在MBR中膜阻力分析及膜污染机理研究

以聚醚砜(PES)、醋酸纤维素(CA)和纳米二氧化钛(TiO2)为膜材料,采用L-S相转化法制备共混改性PES膜。在24℃、0.2 MPa的操作条件下,制得的PES膜纯水通量为300 L/(m2.h)左右,CA改性PES膜为660 L/(m2.h)左右,TiO2改性PES膜为840 L/(m2.h)左右。通过膜生物反应器中膜阻力的测定,表明膜污染主要由浓差极化层及凝胶层引起的;通过活性污泥对膜污染机理的研究,判断出污泥的过滤过程基本符合沉积过滤定律。在MBR中运行时,改性PES膜稳定通量高于未改性膜,总阻力低于未改性膜;TiO2改性膜稳定通量高于CA改性膜,总阻力低于CA改性膜;通过扫描电镜分析,改性PES膜沉积层的厚度均比未改性膜薄,TiO2改性膜沉积层厚度小于CA改性膜,表明改性膜的抗污染性能提高了,TiO改性膜抗污染性能更优。     

膜生物反应器中的膜污染问题

本文主要论述了一体式膜生物反应器的膜污染问题 ,包括膜污染的数学模型、膜污染种类以及防止膜污染的设计与操作、膜清洗等。     

叠式空气隙膜蒸馏组件膜污染实验研究

采用一种具有旋流结构的多层层叠式空气隙膜蒸馏膜组件,以20 g/L氯化钠盐水为热工质,考察在70℃条件下膜污染情况,实验结果表明,一个周期的连续运行和间歇性操作膜表面在高温下较快进入膜污染,8个周期后膜通量下降为初始通量的42%。膜表面有大量黄色附着物,电镜SEM分析显示,膜表面被不均匀堆积的颗粒状污染物及长方体结晶物覆盖,能谱EDS分析,污染物有极少量NaCl结晶的Na、Cl元素,还有O、C、Mg、Cu和Fe等元素。污染膜经5%盐酸溶液清洗后无机垢沉淀被去除,表观效果较好。     

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。     

浸没式膜-生物反应器污泥组分对膜污染的影响

研究基于中试规模的浸没式膜生物反应器长期运行的基础上,通过改变操作条件和工艺参数系统考察污泥组分对膜污染的影响。试验结果表明,泥龄10 d时，混合液悬浮固体、胶体物质和溶解性物质对膜污染阻力的贡献分别为24.1%、36.1%和39.8%；泥龄20 d时, 混合液悬浮固体、胶体物质和溶解性物质对膜污染阻力的贡献分别为43.9%、32%和24.1%；泥龄40 d时, 混合液悬浮固体、胶体物质和溶解性物质对膜污染阻力的贡献分别为50.6%、27.3%和22.1%。随着泥龄的增加,胶体物质和溶解性物质所形成的阻力之和在总阻力中所占的比例逐渐下降,但仍为膜污染的重要因素。     

PTFE中空纤维膜直接接触式膜蒸馏过程抗污染性能

通过研究不同原水对直接接触式膜蒸馏过程的影响,考察了聚四氟乙烯膜对无机盐、胶体和有机物的抗污染性能。研究表明,在35 g/L氯化钠溶液的4倍浓缩过程中,PTFE膜的相对通量降低至0.72;与碳酸钙饱和溶液的浓缩过程相比,由于溶解度的差异,硫酸钙饱和溶液浓缩过程中晶体析出量更多,通量衰减也更为严重;浓缩硅溶胶时,二氧化硅单体聚合并吸附于膜面从而引起膜通量的衰减,随着浓缩的进行,料液p H值不断上升,使得胶体体系愈加稳定,浓缩到2.6倍后相对通量没有随着浓缩倍数的增加出现明显下降,维持在0.73左右;腐殖酸在水中表现出的亲水性和电负性使其难以在具有较强疏水性的聚四氟乙烯膜表面上形成滤饼层,浓缩过程中相对通量始终保持在0.9以上。     

一体式光催化－膜分离三相流化床反应器膜污染特性

通过利用颗粒状 TiO2催化剂(平均粒径0.258/μm)对酸性红 B 模拟废水的催化降解实验,对一体式光催化氧化-膜分离三相流化床反应器的膜污染特性进行了研究.结果表明,TiO2是造成膜污染的主要污染物,且 TiO2浓度愈大,膜污染愈严重;本实验体系TiO2的适宜浓度为 2g/L.反应区曝气量在 3.6m3/h 时膜污染最小;膜组件底部曝气装置可大大减轻膜污染,且其曝气量以 0.6 m3/h 为宜.表面冲洗、气体反冲洗和碱洗均可有效地清除膜表面和膜孔内的污染物,使膜通量恢复至90%以上;"表面冲洗 碱洗"和"表面冲洗 碱洗 气体反冲"可进一步提高膜通量的恢复,但不十分明显.     

真空膜蒸馏和膜吸收及其集成工艺处理高氨氮废水

采用PP中空纤维膜组件,对VMD(真空膜蒸馏)和MA(膜吸收)脱氨过程进行了研究。考察了料液p H值(9.0~11.0)、料液进口温度(20~50℃)对脱氨效率的影响。研究结果表明,VMD和MA脱除率分别达85%和99%以上。料液p H和料液进口温度对VMD脱氨效果的影响较大,提高料液p H和进口温度可以明显提高VMD的脱氨效率;料液p H对MA的脱氨效率影响较为显著。对2种膜工艺进行了技术集成,利用该集成工艺可达到99.96%以上的氨去除率,出水可达标排放,并且可以有效防止硫酸铵的二次污染。