膜生物反应器在废水处理中的研究及应用

膜生物反应器(MBR)是近年来发展起来的一种新型的水处理技术,现就膜生物反应器类型、特点、对污染物的去除效果进行阐述,并系统介绍了近年来国内外利用膜生物反应器处理废水的研究成果以及膜生物系统在实际废水处理中的应用.简要阐述了膜污染的成因和膜清洗的方法以及建议,展望了未来膜生物技术在中国广阔的发展前景.     

煤化工废水反渗透处理系统的运行效果及膜污染分析

针对煤化工废水反渗透（RO）膜处理系统夏季严重污堵的问题,本研究以实际某煤化工污水处理厂一级两段式RO系统为考察对象,分析了系统运行效能及膜污染特征.研究发现,生化段稳定地实现了有机物的削减,离子交换树脂进一步保障了产水的脱盐率,促进实现高水回收率,是煤化工废水零排放的重要保障.但对膜系统而言,脱盐及有机物去除的主要负荷集中在RO过程,一段/二段RO脱盐率分别为94.16%和96.16%,COD去除率分别为68.12%和87.4%;相对进水,一段RO有机物浓缩了9倍,二段RO盐浓缩了5倍.因此,两段膜过程都出现显著的膜污染,一段RO以有机-微生物-硅污染为主,形成致密的污染层,由进口到出口逐渐增厚,主要为蛋白质、多糖、腐殖酸;二段RO以Ca、Mg等的无机结垢为主,污染层结构相对松散,由进口到出口片状结晶逐渐增大.因此,预处理工艺的稳定运行及对污染物的去除以减轻RO过程的污染负荷是膜污染控制的关键;同时,针对RO系统中膜污染分布特征,制定杀菌、阻垢和化学清洗等膜污染控制策略以防止形成微生物抗性及"清洗剂抗性"具有重要意义.     

MBR中胞外聚合物对膜污染影响的研究进展

膜污染问题直接影响MBR工艺的稳定性和经济性,是制约其发展的一个重要因素,而胞外聚合物则被认为是MBR膜污染中的优先污染物。在分析胞外聚合物组成特征与生理功能的基础上,阐述了底物、pH、温度、DO、SRT和污泥负荷等不同反应条件对胞外聚合物生成特性的影响及其膜污染机制,并总结了优化操作条件、调控混合液、清洗膜组件等减缓胞外聚合物所引起的膜污染的措施。     

超滤处理微污染地表水的膜污染化学清洗研究

针对超滤处理微污染地表水时产生的膜污染,利用电镜扫描和能谱技术分析其膜丝内表面污染物的组份,并考察了几种化学清洗剂对污染膜的清洗效果。试验结果表明,膜丝内表面的污染层是由有机物、微生物和无机物组成,其中有机物覆盖着无机物,以有机污染为主;膜清洗宜先碱洗后酸洗;单一清洗剂中NaOH、NaC1O和H2O2均有较好的清洗效果,但并不能使膜通量完全恢复,而复合清洗剂H2O2+柠檬酸具有显著的清洗效果,膜通量恢复率高达98%。     

Application of a hybrid gravity-driven membrane filtration and dissolved ozone flotation (MDOF) process for wastewater reclamation and membrane fouling mitigation

This study proposed a novel membrane filtration and dissolved ozone flotation integrated(MDOF) process and tested it at pilot scale. Membrane filtration in the MDOF process was operated in gravity-driven mode, and required no backwashing, flushing, or chemical cleaning. Because ozone was added in the MDOF process, ozonation, coagulation, and membrane filtration could occur in a single reactor. Moreover, in situ ozonation occurred in the MDOF process, which differs from the conventional pre-ozonation membrane filtration process. Significant enhancement of turbidity removal was further achieved through the addition of membrane filtration. Membrane fouling was mitigated in the MDOF process compared to the MDAF process. In situ ozonation in the MDOF process decreased the fluorescence intensity and transformed the high MW dissolved organics into small MW compounds. For the fouling layer, the extracellular polymeric substance(EPS) contents and cake layer morphology were analyzed. The results indicated that the contents of EPS decreased. Furthermore, a thinner and more loosely structured cake layer formed in the MDOF process. Because coagulation and ozonation occurred simultaneously in a single reactor, the generation of hydroxyl radicals was enhanced through the catalytic effect of Al-based coagulants on ozone decomposition, which further alleviated membrane fouling in the MDOF process.     

膜生物反应器技术及膜污染的探讨

膜生物反应器(MBR)是膜技术和污水生物处理技术有机结合产生的新型水处理工艺,具备了生物反应器和膜分离设备的双重特点.文中阐述了膜生物反应器的发展、组成、分类及其特点,同时对影响膜生物反应器的膜污染问题进行了深入的探讨,其中包括膜污染的机理、影响因素和膜污染的控制.     

SPG膜表面润湿性对膜污染和化学耐受性的影响

SPG膜微气泡曝气系统可应用于废水好氧处理,SPG膜污染以及其对化学清洗的耐受性是影响其应用的重要因素.本研究在采用在线化学清洗的微气泡曝气生物膜反应器中,考察了SPG膜表面性质对膜污染及化学耐受性的影响.结果表明,在长期运行过程中,SPG膜表面润湿性对膜污染和化学耐受性具有明显影响.膜表面污染层主要是有机污染,而疏水性膜抗有机污染能力较强.使用在线化学清洗时,碱性次氯酸钠溶液对亲水性膜腐蚀严重,膜孔径和孔隙率显著增大.疏水性膜抗碱性次氯酸钠溶液化学腐蚀能力较强,膜孔结构仅有轻微改变,但是疏水性膜表面疏水官能团易被氧化,使得膜表面润湿性下降.同时,疏水性膜在氧传质、污染物去除和降低能耗等方面具有优势.因此,疏水性SPG膜适用于微气泡曝气废水好氧生物处理.     

纳滤膜过滤MBR出水的污染原因与清洗方法

为研究膜-生物反应器(MBR)出水对纳滤膜的污染原因及清洗方法,使用场发射扫描电镜、傅立叶变换红外光谱仪、原子力显微镜和接触角仪对经MBR出水污染的纳滤膜表面污染层进行了检测,结果表明,纳滤膜表面污染物包括有机物和无机物,所含元素包括磷、镁等,对经过不同清洗步骤的膜表面进行的检测表明,柠檬酸清洗可以去除镁和大部分磷,这些物质主要以无机形态存在于膜面污染物中;后续NaOH清洗可以进一步去除磷,这部分磷主要来自有机酸、有机磷或蛋白质等膜面污染物.污染使膜表面粗糙度由79.5 nm增大至111.2 nm,但接触角由55.6°变为62.1°,表明亲水性变化不大;酸洗后表面粗糙度显著减小至51.9 nm,接触角变为96.0°,表明有机污染物暴露出来,膜面呈现疏水性;再经碱洗后,膜面粗糙度与亲水性均接近于新膜.这些结果说明,先酸洗后碱洗的方法可以去除绝大部分的膜面污染物,进一步推知膜污染初期主要为有机污染,之后无机物的作用使污染进一步加重.     

采用膜污染指数评估天然有机物在低压超滤膜中的污染行为

针对超滤膜的过滤特性,采用膜污染指数（FI）来研究天然有机物（NOM）的膜污染行为.实验中,腐殖酸（HA）、牛血清蛋白（BSA）以及海藻酸钠（NaAlg）被用作模型有机物进行超滤膜污染研究.结果表明,NOM-膜滤先后经过快反应和慢反应污染阶段,其中快反应膜污染指数（TFIF）远大于慢反应膜污染指数（TFIS）.说明短时间内NOM容易在低压膜上积累,造成通量迅速下降,引起较为严重的污染.因此,反应最初阶段,低压膜与有机物的作用决定了整个膜污染的趋势.经过水力清洗,通量有一定恢复,膜阻力降低,能够去除部分污染物,但仍有少量有机物附着在膜丝,从而造成不可逆污染.3种有机物造成的不可逆污染比例依次为BSA〉HA〉NaAlg,而通过化学清洗后,其不可逆污染比例依次为：NaAlg〉BSA〉HA,腐殖酸和蛋白容易造成不可逆污染,但碱洗易于除去,多糖造成的不可逆污染相对较轻,但碱洗难以去除.污染物与膜之间的相互作用可能是造成污染的主要原因.总的说来,FI计算方法简单,能够综合描述膜污染情况,具有一定的应用价值.     

膜污染及其防治措施研究

膜污染是膜生物反应器的主要问题,严重影响了废水处理的效果.膜生物反应器中膜污染的问题是不可避免的,并且有很多因素影响着膜污染.在充分研究膜污染的原因和特征的基础上,可以通过选择最优的膜生物反应器类型,对料液进行预处理以及优化膜分离的操作条件来预防污染的形成.另外,膜的定期清洗和再生也是减轻膜污染所不可缺少的.通过合理的防治措施可以有效的减轻膜污染,使膜技术不断进步和完善,以便使其在水处理技术方面得到更广泛的应用.     

浸入式短流程超滤膜生产工艺过程膜污染的形成与控制

以江苏芦泾水厂膜技术改造工程为对象,从水质、膜工艺特征结合生产运行过程以及污染膜的清洗进行了分析,目的是了解膜污染的组分构成,评价不同清洗剂的清洗效果,获取较优的清洗顺序.结果表明,原水以憎水酸(HOA)和亲水组分(HIM)为主体,质量分数各占40.34%和28.48%.溶解性有机物(DOM)则以芳香性蛋白质Ⅱ类物质为...     

UASB-SMBR工艺处理某油田含油废水的可行性研究

通过考察某油田含油废水中COD、石油类污染物、悬浮物、氨氮以及挥发酚等污染物的浓度变化,评估了UASB-SMBR组合工艺处理油田含油废水的可行性以及聚四氟乙烯膜的抗油污性能.实验结果表明该工艺对含油废水中COD、石油类污染物、悬浮物、氨氮以及挥发酚等各类污染物质的平均去除率均在96%以上,工艺出水水质满足国家污水综合排放标准.膜污染的加重使得膜透水率逐渐降低,但在化学清洗之后透水率恢复到95%以上.     

膜生物反应器中膜污染机理和控制研究新进展

膜生物反应器(MBR)相比于传统活性污泥法具有出水水质好、设备占地面积小、剩余污泥产率低和便于自动控制等诸多优点,在污水处理和回用方面极具发展前景。然而膜污染是制约MBR广泛应用的最大障碍。文章着眼于总结MBR中膜污染机理和控制的研究新进展。介绍了MBR中膜污染的分类、污染机理和膜污染影响因素的研究概况,在此基础上,综述了MBR膜污染控制方法方面的进展,并对MBR中的膜污染机理和控制的研究发展方向做了展望。     

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。     

无机膜-生物反应器处理生活污水试验研究

用无机膜－生物反应器进行处理生活污水试验,结果表明,当ＨＲＴ为５ｈ,膜通量为７５－１５０Ｌ／（ｍ＾２．ｈ）膜面流速为４ｍ／ｓ,ＳＲＴ为５,１５,３０ｄ时,分别经过１０,１６,１４ｄ,运行,生物反应器ＭＬＳＳ达到稳定值３．１,１０．７,１７．３ｇ／Ｌ,对ＣＯＤ,ＮＨ３－Ｎ和浊度的去除率分别为超过９６％,９５％,９８％,对ＳＳ和Ｅ．ｃｏｌｉ的去除率则达１００％;试验出水水质优于建设部生活杂用水水质标准     

污水再生处理反渗透系统进水膜污堵潜势评价方法及指标体系

由于污水中的有机物含量显著高于海水,因此污水再生处理反渗透（RO）系统面临比海水淡化RO系统更加严重的污堵问题。为了有效预测和控制RO膜的污堵,需要对RO系统进水污堵潜势进行全面评价。从颗粒物/胶体污堵、无机结垢、有机污堵和生物污堵4个方面,分析了目前RO系统理论研究和工程实践中常用的进水污堵潜势评价方法和指标体系的特点。针对颗粒物/胶体污堵和无机结垢,实际工程中的潜势评价与控制方法已经相对成熟。然而,目前污水再生处理RO系统的工程设计中尚无针对有机污堵和生物污堵的指标。现有研究表明,在污水再生处理RO系统中,当进水ρ（DOC）<4 mg/L时,RO膜的污堵速率显著降低,可将该数值作为RO系统进水水质设计的参考。除有机物总量外,还应综合考虑有机物分子量和亲疏水性-酸碱性等组分特性,大分子、疏水中性和酸性物质更容易沉积于RO膜面导致污堵。在生物污堵方面,现有的针对进水生物量和生物膜生长速率（BFR）的指标均不能有效反映进水的生物污堵潜势,因此,生物污堵的预防和控制,仍是未来RO系统污堵防控领域的研究重点。     

应用于膜分离的预处理技术研究进展与展望

综述了当前在膜分离技术处理废水中使用的几种预处理技术的基本原理及其应用。这些技术对于提高膜分离技术对废水中各种污染物的去除能力以及减缓膜通量的降低都具有一定作用,而几种技术的组合则有利于膜分离性能的进一步提升。     

太湖原水中膜污染物质的确定与表征

采用混凝沉淀和浸没式微滤膜联用技术处理太湖原水,考察组合工艺中的有机物亲疏水性和分子量分布变化,并分析化学清洗水的有机物组分,以期确定造成膜污染的主要物质成分.结果表明,混凝预处理可有效去除大分子的亲水性有机物,这类有机物仅能导致可逆污染,而中等和小分子的有机物会导致不可逆污染.此外,三维荧光光谱表明与膜污染关系最密切的2个区域为:λex=230nm/λem=330~350nm (区域Ⅰ)和λex=280nm/λem=300~350nm (区域Ⅳ),其对应的胞外蛋白质类有机物和溶解性微生物产物(SMP)是造成微滤膜不可逆污染的主要物质.     

The effect of coupling coagulation and flocculation with membrane filtration in water treatment： A review

Water supply and sanitation demands are foreseen to face enormous challenges over the coming decades to meet the fast growing needs in a global perspective. Significant growth in the industry is predicted and membrane separation technologies have been identified as one of the possible solutions to meet future demands. Application and implementation of membrane technology is expected both in production of potable water as well as in treatment of wastewater. In potable water production membranes are substituting conventional separation technologies due the superior performance, potential for less chemical use and sludge production, as well as the potential to fulfill hygienic barrier requirements. Membrane Bio-Reactor (MBR) technology is probably the membrane process which has had most success and has the best prospects for the future in wastewater treatment. Trends and developments indicate that this technology is becoming accepted and is rapidly becoming the best available technology (BAT) for many wastewater treatment applications. A major drawback of MBR systems is membrane fouling. Studies have shown that fouling mitigation in MBR systems can potentially be done by coupling coagulation and flocculation to the process.     

膜生物反应器污染及防控方法研究进展

膜生物反应器因其在工业废水处理领域的技术优势已引起人们的广泛关注。但由于工业水体中繁杂污染物形成的复杂膜污染,以及对应高能耗的运行模式,制约了MBR在工业废水处理中的应用。因此,从MBR的污染机制和防控方法角度,综述了近年来国内外关于MBR膜污染形成的影响因素以及相关污染机制。并在污染机制的基础上,探讨了对应的防控方法,重点阐述了改善活性污泥性质促进膜污染防控的相关研究。