壳聚糖絮凝作用延缓膜污染的效果研究

以天然高分子材料壳聚糖为絮凝剂,通过絮凝试验和MBR处理人工废水试验,考察了壳聚糖絮凝作用延缓膜污染的效果.壳聚糖絮凝处理MBR中污泥混合液的试验结果表明,壳聚糖投加质量浓度分别为10 mg/L、20 mg/L、30 mg/L、40 mg/L、50 mg/L时,能明显降低污泥混合液SUV254的质量浓度,对污泥脱氢酶活性(DHA)的影响也较小;壳聚糖投加质量浓度为10 ～ 20 mg/L时,能有效降低污泥混合液的EPS质量浓度和黏度;当壳聚糖投加质量浓度大于20 mg/L时,污泥混合液的EPS质量浓度和黏度随着投加量的增加呈现增大的趋势,说明壳聚糖投加质量浓度低于20 mg/L时,能有效降低污泥混合液中的主要膜污染物质EPS及疏水性物质的质量浓度.壳聚糖投加质量浓度为10 mg/L时,MBR反应器的跨膜压力增大的同时,处理系统的膜通量也稳定增大.膜通量衰减速度低于对照组,说明壳聚糖对延缓和控制膜污染有积极的作用.MBR反应器中活性污泥质量浓度( MLSS)和出水CODcr的变化表明,投加壳聚糖在提高反应器中微生物量的同时也增加了处理水中有机物的质量浓度.     

投加硅藻土对MBR处理校园生活污水影响的研究

实验研究了投加硅藻土对膜生物反应器处理校园生活废水效果的影响。两组膜生物反应器的对比实验结果表明:投加硅藻土有利于MBR工艺中活性污泥的培养和出水的稳定。投加硅藻土使MBR的出水COD质量浓度稳定在25 mg/L以下,BOD5质量浓度小于5 mg/L,NH3-N质量浓度0.4 mg/L左右,TP质量浓度小于0.5 mg/L,SS未检出,出水水质更加稳定。     

预涂动态膜-生物反应器处理人工废水的试验研究

以公称孔径为1 μm的聚丙烯无纺布(NWF)为基膜,分别以粉末状活性炭、粉末状活性炭及聚合氯化铝为预涂剂,制作预涂动态膜膜组件,组成预涂动态膜-生物反应器处理人工废水.结果表明,预涂动态膜-生物反应器出水COD值低且稳定,粉末状活性炭预涂膜-生物反应器出水COD平均值为49 mg/L,粉末状活性炭及聚合氯化铝预涂膜-生物反应器出水COD平均值为29 mg/L,而NWF-膜生物反应器出水COD为54 mg/L.膜生物反应器对污染物质的去除虽然主要依靠活性污泥混合液,但附着在基膜上的动态膜的吸附、混凝作用也能去除部分污染物质.预涂膜能减少及防止污染物质向膜材料表面和内部扩散,减轻膜污染,使预涂动膜-生物反应器显示出一定的耐污染性能.但粉末状活性炭粒径过小,影响粉末状活性炭预涂动态膜-生物反应器的出水浊度(平均值为3.3 NTU);而粉末状活性炭与聚合氯化铝形成的预涂动态膜,在提高COD去除效率的同时,能减少活性炭对出水浊度(平均值为2.3 NTU)的影响,保证出水水质.     

膜-生物反应器中PVC膜污染及清洗方法研究

研究膜组件为聚氯乙烯超滤膜的一体式膜-生物反应器(SMBR)中膜的污染情况及其不同的清洗方式.在15 L/(m2·h)的次临界通量运行条件下,比较了连续无反洗和每周1次低浓度次氯酸钠溶液(有效氯质量浓度为500 mg/L)反洗的两种运行方式,得到两种运行方式下跨膜压差的上升速率分别为1.23 kPa/d和0.97 kPa/d;比较了污染后膜的不同在线清洗方法,发现用高浓度次氯酸钠溶液(质量分数为3×10-3)反洗的效果优于空曝气清洗、清水反洗、盐酸溶液(pH=1)反洗和氢氧化钠溶液(pH=12)反洗;同时,比较了不同化学药剂的离线清洗效果,发现先以质量分数为3×10-3的次氯酸钠溶液浸泡,再用pH=1的盐酸溶液浸泡的清洗效果较好.本研究为膜-生物反应器中污染后膜的清洗提供了参考.     

复合式膜生物反应器中EPS的分布特征及其与膜污染的关系

采用复合淹没式膜生物反应器(Hybrid Membrane Bioreactor,HMBR)处理城市污水,对反应器污水处理效果、胞外多聚物(Extracellular Polymeric Substances,EPS)在反应器中的分布及其与膜污染的关系等问题进行了系统研究.结果表明,反应器出水中SS、COD、BOD5、氨氮的去除率都在93％以上,出水水质稳定.反应器混合液中松散态EPS( Loosely Bond EPS,LB-EPS)和固着态EPS(Tightly Bond EPS,TB-EPS)都随着运行时间而增加,并且与跨膜压差(Trans-Membrane Pressure,TMP)的变化存在较强的线性相关关系(R2=0.89);填料生物膜上EPS的质量比随着运行时间的增加也有上升趋势,但与膜污染没有明显的相关关系( R2=0.55);泥饼层中TB-EPS的质量比远高于LB-EPS,EPS与表征膜污染程度的TMP明显相关(R2 =0.91),EPS在泥饼层中的积累是造成膜污染的重要因素之一.     

软/硬质悬浮填料对MBR中EPS的影响

以聚丙烯无纺布为膜组件,向浸渍式膜生物反应器(MBR)中分别投加硬/软质悬浮填料处理人工废水.分析测定EPS、SVI、膜污染阻力及跨膜压力的变化,采用统计分析方法研究了软/硬质悬浮填料对MBR中EPS及SVI的影响;通过扫描电镜(SEM)分析,表征添加软/硬质悬浮填料膜表面的污染状况.结果表明,添加软/硬质悬浮填料膜组件表面滤饼中的溶解性EPSS和结合性EPSB与膜污染阻力的皮尔逊相关系数(rp)分别为0.929～ 0.984和0.798～0.853,EPSS与膜污染阻力之间表现出更强的相关性,EPSS对膜污染阻力的贡献大于EPSB.添加软/硬质悬浮填料MBR污泥混合液的EPS与SVI的皮尔逊系数(rp)分别为0.895和0.798,呈现明显的正相关性.SEM分析也表明,添加软质填料的膜表面污泥覆盖程度大于硬质填料的膜表面,但膜内部的污泥沉积量明显低于硬质填料.与软质悬浮填料相比,硬质悬浮填料能导致MBR污泥混合液的SVI和EPS含量增大,增加膜污染速率和不可逆膜污染阻力,软质悬浮填料具有更好的控制膜不可逆污染的效能.     

溶菌酶和硫酸铝联用优化污泥脱水性能的研究

以污泥沉降体积、污泥比阻和污泥泥饼含水率为指标,考察了溶菌酶和硫酸铝联用时加药方式和加药剂量对活性污泥沉降性能及脱水性能的影响。结果表明,先投加溶菌酶后投加硫酸铝时污泥的脱水性能更佳,硫酸铝和溶菌酶的最佳投加量均为0.10 g/g TS(总固体),此时,污泥泥饼含水率和污泥比阻分别可达71.84%和0.68×1012m/kg,相比于硫酸铝单独调理分别降低了约5%和0.23×1012m/kg。污泥胞外聚合物(EPS)含量分析表明,溶菌酶和硫酸铝联用时显著降低了污泥中LB-EPS(松散附着性EPS)含量,在最佳投量下可将原污泥的LB-EPS中的蛋白质和多糖依次从(13.44±2.11)mg/L和(23.97±3.44)mg/L降至(1.72±0.32)mg/L和(8.69±0.15)mg/L,表明联合处理使得EPS中的水分得到释放,提高了脱水性能。     

SO2-4对厌氧折流板反应器中颗粒污泥性能的影响

利用取自厌氧折流板反应器中的颗粒污泥,通过间歇试验,研究不同质量浓度的SO2-4对厌氧颗粒污泥性能的影响.结果表明,SO2-4对厌氧颗粒污泥性能的影响具有多重性,当SO2-4质量浓度≤3 000 mg/L时,SO2-4对颗粒污泥的厌氧生物降解过程有促进作用;当SO2-4质量浓度>3 000 mg/L时,SO2-4对颗粒污泥的厌氧生物降解过程有抑制作用,且抑制作用随SO2-4质量浓度的提高而迅速增大.当颗粒污泥有机负荷为4 kg COD/(m3·d)、COD与SO2-4质量浓度比为2.7～4、SO2-4质量浓度为2 000～3 000 mg/L时,ABR反应器运行效果最佳,此时系统COD去除率和出水碱度分别稳定在85%和2 500 mg/L以上;出水挥发酸(VFA)在200 mg/L以下;污泥比产甲烷活性(SMA)最高;SO2-4的去除效果最佳.本研究为用厌氧生物处理高浓度硫酸盐废水提供必要依据.     

化学强化沉淀污泥的除磷效果研究

取吸附-生物降解(AB)工艺A段沉淀池出水,利用投加硫酸铝(AS)和聚丙烯酰胺(PAM)化学强化后的沉淀污泥进行除磷实验,考察沉淀污泥除磷效果和化学强化对污泥沉降性能的影响.结果表明:化学强化的沉淀污泥对污水的11P和浊度有较好的去除效果,其去除率随As投药量的增加而提高;当泥水比为66.7%,PAM为0.05mg/L,AS投药量(以Al2O3计,下同)为15.1 mg/L时,对TP和浊度的去除率分别为75.0%和60.9%;AS投药量从0 mg/L增加至15.1mg/L,沉淀污泥对COD去除率维持在23%～40%,对氨氮无去除作用;同一投药量(As为7.5 mg/L,PAM为0.05 mg/L)下,TP去除率随泥水比增大而提高,氨氮质量浓度无明显变化;投加AS和PAM化学强化除磷,污泥沉降比和体积指数随AS投药量增加而降低,污泥沉降性能提高.     

SRT影响MBR有机污染物去除速率研究

通过考察污泥停留时间(SRT)对膜生物反应器(MBR)和粉末活性炭膜生物反应器(PAc-MBR)降解有机物速率的影响,探讨了污泥活性与胞外聚合物(EPS)的关系.结果表明:MBR和.PAC-MBR中COD降解速率随SRT延长均呈先上升后下降的趋势,分别在39～48d和48d时达到最快,对应速率常数为2.586和3.856,PAC-MBR中COD降解速率普遍高于MBR,说明投加PAC使污泥活性提高,SRT对污泥活性影响较大;MBR和PAC-MBR中胞外聚合物质量浓度与COD降解速率常数K1变化趋势一致,且胞外聚合物质量浓度与K1呈良好正相关关系,说明系统的胞外聚合物质量浓度可以作为衡量污泥活性的指标.     

MBR工艺处理模拟腈纶废水试验

根据腈纶废水生物降解性差、毒性大、氮含量高且水质水量波动大的特点,选择处理效率高且具有脱氮功能的填料式"缺氧-好氧"膜生物反应器(MBR)技术处理模拟腈纶废水,研究MBR反应器接种活性污泥的驯化过程及反应器对模拟腈纶废水的处理效果和稳定性.结果表明,采用MBR技术处理模拟腈纶废水时启动时间短,出水水质稳定,对进水水质、水量变化的耐冲击性强; 采用"缺氧-好氧"工艺不但可去除98%以上的氨氮,还可去除80%的总氮.     

两级序批式MBR膜污染特性研究

采用两级SBR与膜法相结合的两级序批式MBR工艺处理生活污水,考察两级序批式运行模式对膜污染特性的影响.对运行111 d后的平板膜污染阻力分布进行了测算,并对两级序批式MBR与连续流单级好氧MBR的平板膜污染速率进行对比试验.结果表明: 两级序批式MBR的平板膜污染阻力以凝胶极化阻力为主,占总阻力的43%,沉积阻力较低,仅占总阻力的10%;与连续流单级好氧MBR相比,两级序批式MBR可以在更高的膜通量下运行,保持更低的膜污染速率,在运行42 d后,过膜流量从100 L/h下降至85 L/h,过膜压差从1.52×10~4 Pa增加至2.22×10~4 Pa;而连续流好氧MBR系统,过膜流量从61 L/h降低至39 L/h,过膜压差却从1.01×10~4 Pa增加至2.63×10~4 Pa.研究表明,两级序批式MBR工艺可以改善膜过滤过程的水力条件,从而有效地减缓浓差极化,降低沉积污染及凝胶层污染,序批式、膜间歇运行与空曝的结合起到了关键性作用.     

从中空纤维膜回收聚砜材料的工艺研究

采用溶解—沉淀法,以未污染的中空纤维膜为原料,以四氢呋喃为溶剂,乙醇为沉淀剂,对膜中的聚砜材料进行回收,为后续对污染聚砜膜的回收提供依据,借此找到一种回收利用聚砜类废弃膜材料的可行方法.试验考察回收工艺中乙醇浓度、聚砜膜与溶剂配比(溶剂比)、聚砜膜与沉淀剂配比(沉淀剂比)对聚砜分离回收工艺的影响,通过正交试验确定最适溶解～沉淀工艺条件.结果表明,乙醇浓度和沉淀剂比对回收工艺影响显著;得到最适回收工艺条件为:80％乙醇,溶剂比1g∶25 mL,沉淀剂比1g∶250 mL.在最适回收工艺条件下得到聚砜的平均回收率为87.5％,纯度为90.6％.     

操作条件对膜生物反应器运行经济性的影响

以运行费用作为膜生物反应器(MBR)运行经济性的考核指标,建立了MBR运行费用的计算模型,重点考察了膜通量、曝气强度、抽停时间、混合液悬浮固体质量浓度等操作条件对MBR运行经济性的影响.结果表明,膜通量在临界值5 L/(m2·h)时运行费用处于最低值;曝气强度过高或过低都会使系统运行费用增加,而经济曝气强度(气水比)为30:1;当抽吸时间≤12 min、停抽时间≥3 min时,运行费用变化缓慢,但抽吸时间或停抽时间超过临界值后,运行费用迅速上升;混合液悬浮固体质量浓度高于5.0 g/L时,运行费用随混合液悬浮固体质量浓度增加迅速递增.工程运行表明,运行费用模型预测值与实际值具有较好的一致性.     

生物膜法净化低浓度SO2气体的工艺条件研究

采用生物膜填料塔净化低浓度SO2气体,研究其适宜工艺条件.结果表明,SO2进口气体质量浓度2 500～3 500 mg/m3、气体流量0.1m3/h、循环液流量10～12 L/h、24℃、循环液pH＜1.7时,生物膜填料塔对SO2的净化效率可达97.2%以上,对SO2生化去除量达52～56mg/(L·h).本研究为生物法脱除烟气中低浓度SO2提供了参考.     

NaA分子筛膜的水热合成及表征

采用水热合成方法在α-Al2O3陶瓷管载体表面合成了致密的NaA分子筛膜,考察了2种原料配比对合成分子筛膜的影响.利用SEM、XRD和单组分气体渗透等方法对NaA分子筛膜进行表征.由SEM照片可以观察到,按照配比n(Na2O)∶n(SiO2)∶n(Al2O3)∶n(H2O)=2∶2∶1∶200合成的NaA分子筛膜表面存在许多较大的晶体团,影响膜的连续性,而按照配比n(Na2O)∶n(SiO2)∶n(Al2O3)∶n(H2O)=6∶2∶1∶600合成出的NaA分子筛膜表面平整,分子筛晶粒均匀,二者膜厚均约为20μm.由XRD确定合成出的为NaA分子筛膜.通过单组分气体渗透率测得H2/N2、H2/C3H8理想分离因数接近Knudsen扩散机制的水平,说明气体是通过晶间孔隙渗透的.     

环境治理中膜接触器的应用研究

膜接触器可以将膜分离与化工单元操作进行有效结合,是一种先进的高效分离器,可在不同接触的情况下实现相间传质,被广泛应用于废气治理、重金属选择吸收等环境治理中。对此,本文首先对膜接触器的分类原理及结构形式进行介绍,然后对不同膜接触器在环境治理中的应用原理进行分析,并以某废水治理项目为研究对象,对膜接触器在环境治理中的应用方式进行深入研究。