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。     

膜生物反应器次临界通量运行的膜污染特性研究

膜生物反应器（MBR）是将膜分离与生物反应相结合的污水处理新工艺,近年来已引起广泛的关注,但不可避免的膜污染限制其更广泛的应用。临界通量在膜污染控制中是个非常重要的概念。本试验研究平板膜生物反应器在次临界通量运行下的膜污染状况,并结合膜污染模型进一步表征膜表面的污染特性。试验结果表明。该平板膜生物反应器在次临界通量运行的情况下,膜污染可分为膜污染缓慢发展阶段（第Ⅰ阶段）和膜污染迅速发展阶段（第Ⅱ阶段）,可分别用膜孔堵塞模型和泥饼阻力模型表征膜阻力与时间的变化关系。同时,对运行后的膜阻力分布进行分析,表明泥饼阻力和孔道吸附堵塞阻力是膜污染的主要组成部分,分别占到总阻力的73％和24％,而膜本身阻力仅占3％。     

膜污染状态下的胞外聚合物、细菌数量及微生物群落结构研究

研究了膜污染状态下膜生物反应器(MBR)中混合液污泥和膜丝表面污泥的胞外聚合物(EPS)含量、细菌数量以及微生物种群结构的情况。结果表明:EPS主要由蛋白质组成,膜丝表面污泥中的EPS含量较高,高达68.3mg/g;MBR污泥中细菌的数量级基本达109个/g,其中膜丝表面污泥细菌数量较高;MBR混合液污泥和膜丝表面污泥微生物群落的Shannon-Weaver指数分别为2.639和2.303,两者微生物群落结构的相似性系数达到0.833,两者的优势菌均为黄色单胞菌,变形杆菌门和拟杆菌门是膜丝表面种类较多的菌群,可能与膜污染有密切的联系。深入分析膜污染形成原因和过程,对膜污染的防治具有重要的意义。     

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。     

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%。     

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。     

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.     

厌氧膜-生物反应器中超声控制膜污染研究

研究了利用超声在线控制厌氧膜-生物反应器(MBR)膜污染发展的方法.结果表明,对于不使用超声而单纯采用水力控制的方法,当膜表面错流速度超过1.0 m/s时,可以有效控制膜污染的发展.对于利用超声控制膜污染,适于本试验系统的超声电功率范围在60～150 W之间.在150 W的电功率和0.75 m/s的错流速度下,利用超声可以有效控制厌氧MBR的膜污染发展,膜过滤阻力∑R可以稳定在5×1011 m-1左右一周以上,达到和单纯水力控制时,1.0 m/s以上的错流速度相当的污染控制效果.     

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。     

膜生物反应器运行过程的膜污染防治研究进展

膜生物反应器（MBR）作为一种新型的污水处理和回用技术,近年在基础研究和实际应用领域都得到了广泛关注,但是影响其长期稳定运行的膜污染问题却一直没有彻底解决,因此,主要从膜的性质、活性污泥混合液的特性和膜分离操作条件三方面,系统论述了MBR中膜污染的影响因素,总结了国内外减缓膜污染的技术措施,并展望了MBR的发展前景。     

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。     

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。     

纳米材料对膜生物反应器影响的试验研究

通过向一体式膜生物反应器中投加纳米材料来改变料液性质，预防膜污染和提高膜生物反应器对污染物的去除效率，并利用扫描电镜分析中空纤维膜的表观结构的变化情况，通过红外光谱分析活性污泥性质的变化，以探讨防治膜污染的机理。试验结果表明，纳米材料的投加对COD和NH₃-N的去除无明显影响，提高了TP的去除率，TP去除率达70%。而且投加纳米材料可改变活性污泥的性质和生物膜的表观结构，减缓膜污染。     

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...     

好氧颗粒污泥动态膜生物反应器工艺参数及运行性能

以一体式尼龙筛网动态膜生物反应器(DMBR)为研究体系,与好氧颗粒污泥相结合,形成新的好氧颗粒污泥动态膜生物反应器(AGDMBR),探讨了在新工艺条件下对COD、氨氮的去除,以及出水浊度的变化,与活性污泥动态膜生物反应器(DMBR)做比较,研究了进水流量、曝气量等工艺运行参数与膜污染之间的关系,并对系统中污泥的EPS进行分析。结论表明,AGDMBR系统对COD和NH4+-N的平均去除率分别为91%和95%,出水浊度为6 NTU,处理效果均优于DMBR系统;AGDMBR系统在运行过程中膜污染速度随进水流量的增大而加快;曝气量为125～150 L/h时,膜通量持续时间最长;AGDMBR系统比DMBR系统在膜污染的延缓上具有明显的优势。     

好氧颗粒污泥对膜生物反应器污泥性能的影响

采用膜生物反应器进行含酚废水的处理,探讨投加好氧颗粒污泥对反应器中污泥性能的影响。结果表明,在膜生物反应器中投加好氧颗粒污泥能有效改善污泥性能,提高处理效果。从采用絮状污泥到逐渐增加好氧颗粒污泥投加量为100%的过程中,反应器中污泥浓度明显提高,MLSS由5 582 mg/L增加到8 168 mg/L;沉降性能得到改善,SVI由135.85 mL/g下降到29.36 mL/g;疏水性增强,Zeta电位由-20.302 mV升高到-4.325 mV;对含酚废水中COD、NH3-N的降解能力明显提高,COD、NH3-N、NO3-N去除率分别由87.3%、83.2%、55.3%增加到99.2%、94.9%、66.3%。改善了膜污染现象,膜通量衰减率由63.3%降低到42.8%。用二元多项式三维回归分析,得到污染物去除率关于好氧颗粒污泥投加量和反应器运行时间的二元方程,对指导好氧颗粒污泥膜生物反应器的连续运行具有重要意义。     

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。     

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。     

在线超声对流化床膜生物反应器污泥混合液性能影响的研究

在流化床膜生物反应器中引入在线超声辐射来控制膜污染,超声功率为300 W、频率分别为中频(50 kHz)和中低频(50 kHz和25 kHz)混合频率,考察了在线超声对反应器内混合液性能的影响及对膜污染的控制效果。结果表明,中频超声辐射不会对反应器内混合液的污泥浓度和粘度产生显著影响,而中低频超声辐射会降低混合液的污泥浓度并造成混合液粘度的升高。2种频率的超声辐射对污泥混合液的过滤性能和污泥活性都有一定的改善作用。连续运行26 d和29d后,在中频和中低频超声辐射的作用下,超声流化床膜生物反应器比普通流化床膜生物反应器的跨膜压差分别低8 kPa和14 kPa,说明2种频率的在线超声均可显著延缓膜污染。