预涂动态膜-生物反应器处理生活污水试验研究

采用孔径56um的工业滤布制作膜组件,以PAC作为预涂剂,组成预涂动态膜一生物反应器．对比预涂膜、未预涂膜和0．4um中空纤维膜的污染物去除效果和膜污染状况．试验结果发现,预涂动态膜．生物反应器不仅污染物质去除效果更好,而且预涂膜可以防止污染物质与微生物向膜材料表面和内部扩散,从而减轻膜污染,运行1128h后,操作压力仅上升至6kPa,并且只需刷洗,膜通量就可以恢复．无须消耗化学试剂．     

污泥性质对动态膜形成和膜污染的影响

以一体式尼龙筛网动态膜生物反应器（DMBR）为研究体系,探讨了正常污泥、膨胀污泥和解体污泥的动态膜形成和膜污染特点,并从胞外聚合物（EPS）、相对疏水性（RH）、污泥混合液粘度（μ）、接触角这些物化性质角度定量研究膜污染机理.研究结果表明,膨胀污泥由于丝状菌累积导致严重的泥饼层污染;解体污泥由于胶体颗粒和可溶性物质沉积...     

膜基材对连续流动态膜厌氧混合发酵系统的影响

采用动态膜生物反应器(DMBR)成功启动并稳定运行了玉米秸秆与餐厨垃圾中温厌氧混合发酵系统,重点探究了膜基材性质(膜面积、膜孔径和膜材质)对连续流动态膜混合发酵系统运行性能和动态膜性能的影响.结果表明,膜面积、膜孔径和膜材质对动态膜的形成、膜通量的改变和有机质的截留能力均有影响显著.其中,适当增大膜面积以降低膜通量能够显著降低膜反洗频率;与200目尼龙网膜基材相比,相同膜面积的300目不锈钢膜基材的有机质截留率更高(95%),稳定状态出料浊度低于50 NTU,相应的DMBR系统甲烷产率由(111.1±7.9) mL·g~(-1) COD增至(217.1±18.6) mL·g~(-1) COD.比对分析可知,300目不锈钢膜基材能够较好地实现混合发酵系统水力停留时间(HRT)和固体停留时间(SRT)的稳定分离,有利于最大限度地提升混合发酵系统的甲烷产率.此外,在选定动态膜组件较优膜面积、膜孔径(300目)和膜材质(不锈钢网)的基础上,设定有机负荷、HRT和SRT分别为(3.91±0.55) g·L~(-1)·d~(-1)、30 d和46 d,连续流动态膜混合发酵系统能够实现长时间高效稳定运行,反应器内辅酶F_(420)浓度(1.65μmol·g~(-1) VS)较高,且纤维素类生物质降解显著.     

预涂动态膜强化超滤去除海水中有机物及其对膜污染的影响

以粉末活性炭和硅藻土为涂膜材料,在聚醚砜超滤膜表面形成预涂动态膜,考察了预涂动态膜对海水中有机物的去除效果和作用机制,通过比较分析直接超滤和预涂动态膜过滤海水前后膜表面亲疏水性、形貌结构、粗糙度及膜阻力分布的变化,探讨了活性炭和硅藻土预涂覆对超滤膜污染的影响.结果表明,预涂动态膜可提高超滤膜对海水中溶解有机碳(DOC)和UV_(254)的去除率,活性炭预涂动态膜对海水中DOC和UV_(254)的去除率较直接超滤分别提高11.2%和11.3%.硅藻土预涂膜主要利用超滤膜表面形成的硅藻土滤饼层强化海水中蛋白质类有机物的截留,活性炭对海水中小分子有机物的额外吸附导致海水过滤过程中活性炭预涂膜对有机物的去除效果优于硅藻土预涂膜.与直接超滤相比,预涂动态膜过滤海水后膜表面亲水性更好,膜表面粗糙度更低,膜过滤阻力也更小,活性炭预涂动态膜净化海水时膜过滤总阻力较直接超滤降低50.3%.利用涂膜材料在超滤膜表面形成的滤饼层将超滤膜与有机物进行了"隔离",避免了超滤膜与有机污染物直接接触,降低了小分子有机物在膜孔内的吸附堵塞,能够有效减缓超滤膜的不可逆污染.     

内循环动态膜生物反应器处理生活污水

利用筛绢为基材构建内循环动态膜生物反应器处理生活污水.在水力停留时间为6h,膜通量为66.2L/(m²·h)条件下,反应器内的生物动态膜需要120min可以形成.动态膜形成后,反应器对COD、氨氮、总氮(TN)和总磷(TP)的平均去除率分别为94.0%、97.6%、49.2%和83.7%.采用逆出水水流方向曝气进行在线反冲洗,在反冲洗时间为5min,反冲洗曝气强度为3.2m³/(m²·h)的条件下,生物动态膜的再生需要30min即可完成.反应器稳定运行60d,反冲洗周期能够稳定在50h以上.扫描电镜(SEM)观察表明,反冲洗能够有效破坏附着在膜基材上的生物动态膜.     

Roles of membrane and organic fouling layers on the removal of endocrine disrupting chemicals in microfiltration

To understand the adsorption behavior of endocrine disrupting chemicals(EDCs) is important for enhancing the treatment performance and preventing potential secondary pollution caused by EDCs desorption in a microfiltration system. The dynamic adsorption of four representative EDCs, namely estriol(E3), 17β-estradiol(E2), 17α-ethynylestradiol(EE2), and 4-nonylphenol(4-NP) in a microfiltration system was investigated using the Thomas' model.The product of the equilibrium constant and the total adsorption capacity of the membrane,Ka, for E3, E2, EE2, and 4-NP were 4.91, 9.78, 15.6, and 826, respectively, strongly correlating with the compound octanol–water partition coefficient(KOW). Adsorption appeared to be enhanced when organic fouling formed on the surface of membrane, indicating the role of an additional adsorption column for EDCs acted by a fouling layer in microfiltration. Results of a comparison between the Ka values for clean membrane and fouled membrane illustrated that the significant contribution made by fouling layers may be attributed to the foulant layer's hydrophobicity(in the case of calcium humate layer) and thickness(in the case of calcium alginate layer). This study provided a novel perspective to quantitatively analyze the dynamic adsorption behavior of trace pollutants in membrane process.     

臭氧作用改善膜-生物反应器混合液膜过滤性

提出了利用臭氧作为调控膜-生物反应器中活性污泥混合液的方法,采用小膜过滤装置测定臭氧作用后混合液的膜过滤性变化,并通过测定混合液MLSS、胞外多聚物(EPS)含量、絮体粒径、上清液胶体有机物浓度、黏度的变化,探讨了混合液膜过滤性变化的原因.结果表明,当臭氧投加量低于8.5mg/L条件下,混合液的膜过滤性得到改善.臭氧对混合液的主要作用是氧化污泥絮体表面的部分EPS,使污泥絮体表面性质发生改变,引起絮体再絮凝,絮体粒径增大,上清液胶体有机物浓度和黏度减少,从而改善混合液的膜过滤性质.     

动态膜压法在长江口水域环境监测中的应用与前景探讨

根据近海海洋环境污染的特点和污染物的种类,对水体总有机污染物的监测与评价常采用CODCr、CODMn、BOD5等方法进行监测和评价,但这些监测方法本身易造成二次污染。本文根据有机物易趋向水体表面的特性,介绍一种无二次污染的动态膜压法监测技术用于长江口水域微表层的环境监测,该方法动态表面张力的滞回环面积与COD有较好的相关性。     

自生动态膜分离厌氧产酸污泥效果与特征研究

采用自生生物动态膜(SFDM)分离高浓度发酵产酸污泥(非牛顿流体),研究了自生动态膜对发酵污泥中发酵底物的截留及挥发性脂肪酸(VFAs)的选择透过性效果,考察了自生生物动态膜阻力构成和膜污染层成分.结果表明:自生动态膜在运行3d后,出水悬浮性固体(SS)基本保持在1.5g/L以下,多糖截留率为40%,蛋白质截留率为75%;运行5d时,溶解性化学需氧量(SCOD)截留率稳定在45%左右,可以稳定截留分子量较大的物质;VFAs的截留率仅维持在3%左右,可以选择性透过动态膜.自生动态膜运行阻力主要来自动态膜层,粘附在膜面的胞外蛋白质是主要膜污染贡献物质.     

污泥浓缩过程下膜生物反应器的生物特性与膜渗透性评估

采用中试规模的好氧膜生物反应器(MBR)工艺处理城市污水,考查了在浓缩过程下膜生物反应器的生物特性对膜渗透性及渗透性恢复的的影响.在试验中通过投加蔗糖溶液使系统维持恒定污泥负荷(food to microorganisms, F/M)在0.13,测定了活性污泥的一系列的生化与理化参数,并通过SPSS软件对污泥性质与动态变化的膜渗透性及渗透性恢复水平的相关性做了进一步的评估.结果表明,混合液悬浮固体(MLSS)浓度对膜渗透性的影响最大(rp=-0.958,P=0.000);溶解性微生物产物(SMP)浓度、溶解性化学需氧量(sCOD)浓度、污泥粒径(PSD)及毛细吸水时间(CST)对膜渗透性的影响属于同一个水平(|rp|=0.82~0.85,P=0.000);而污泥沉降性能与丝状菌指数对膜渗透性的影响不大.并且发现随着MLSS浓度的增大,膜丝廊道内积累的堵塞固体(ACS)的质量以及膜渗透性的绝对恢复量(ΔL)也有增加的趋势,表明MLSS浓度直接影响着膜生物反应器的堵塞性能,也进一步证明了膜堵塞是除膜污染之外影响膜渗透性的另一个重要因素.在低通量[5~6L/(m2·h)] 的操作条件下离线清堵联合强化化学反洗(CEB)的方式可以保证膜生物反应器工艺在高MLSS浓度运行下实现膜渗透性的可持续恢复.     

膜-生物反应器中活性污泥沉降性能与膜污染相关性研究

结合连续流小试，对膜．生物反应器运行过程中，活性污泥沉降性能的变化及其对膜污染的影响进行了研究．结果表明，随着运行时间的增长，该系统内丝状菌大量繁殖，活性污泥沉降性能变差，SVI值升高．随之，膜过滤压差(过滤阻力)平均上升速率有所增加，膜过滤周期缩短．膜过滤压差的“两阶段性(平缓上升期和加速上升期)”变化规律趋于明显，平缓上升期和加速上升期的膜过滤压差上升速率随污泥SVI值的升高分别呈现下降和上升的趋势．污泥沉降性能的变化对膜污染过程产生明显影响．电镜观察表明，污泥沉降性能对膜过滤压差的影响与膜面污染层的结构和厚度有关．     

厌氧膜生物反应器污泥组分对膜污染的影响

对一体式厌氧膜生物反应器污泥进行离心分离,考察污泥各组分和膜污染的特性之间的关系.通过对已有理论模型进行变形,推导出阻力的数学模型方程式,并分析了膜通量、膜阻力的变化.同时对混合液悬浮固体进行了颗粒粒径分析,并与好氧膜生物反应器的污泥颗粒进行了对比分析.结果表明,污泥混合液悬浮固体形成阻力占膜总阻力的70%,胶体物质形成阻力占22%,溶解性物质形成阻力占8%.     

新型膜-生物反应器中膜丝长度对临界通量的影响

为了优化膜-生物反应器中的膜组件长度,考察了4组不同长度膜组件(膜丝长度为0.2、0.4、0.6、0.7m)在不同曝气量下的临界通量区.试验结果发现,曝气强度相同时,膜丝长度为0.4m膜组件的临界通量区高于膜丝长度为0.2m、0.6m和0.7m的膜组件,说明膜丝长度存在最优值;膜组件中膜丝长度相同时,曝气强度越大临界通量区越高.膜丝(膜组件)长度对临界通量产生影响主要体现在2方面:一是膜丝长度的变化会改变膜丝上局部通量的非均匀分布状况;二是曝气气泡对不同长度膜丝的冲刷作用不同.应用局部通量分布方程模拟了清洁膜丝上局部通量的分布状况;结果表明,膜丝长度越长,沿膜丝长度方向的局部通量分布越不均匀,则膜组件的临界通量越小.从曝气气泡对膜丝的冲刷作用看,相同曝气量下膜组件(即膜丝)长度越长,形成的气泡越大,在大气泡的作用下膜丝更易于摇摆和震动以达到减轻膜表面污染物沉积的效果,即可能达到的临界通量越大.因此,对于减轻膜污染而言,即得到最高的临界通量区,膜丝(膜组件)长度存在最优值.     

HRT对一体式PTFE膜生物反应器运行效果的影响

针对垃圾渗滤液高COD、高NH4-N,低生化性的特点,开发UASB/缺氧/好氧-膜生物反应器组合处理工艺.在不同水力停留时间(HRT)下,考察了系统对污染物去除效果及其膜污染特性.结果表明,在不同的HRT条件下,UASB/缺氧/好氧-膜生物反应器组合工艺处理垃圾渗滤液出水水质良好且稳定.出水COD除率随HRT的升高先增加后降低,且HRT为12.8h时达到最大值94.96%;系统对NH4-N的平均去除率随HRT的延长而升高; 膜污染实验结果显示: 较低的HRT条件下意味着膜通量较高,会加剧膜污染进程.通过实验得出结论当HRT=15h时,对膜污染的控制最为有利.对膜进行清洗,并进行扫描电镜分析.分析结果显示凝胶层的形成是膜透水性下降的主要原因.     

Gas-initiation under UV and liquid-grafting polymerization on the surface of polysulfone hollow fiber ultrafiltration membrane by dynamic method

Using the inner-surface of polysulfone hollow fiber ultrafiltration membranes as grafted layer, the method of gas-initiation and liquid-polymerization has been studied, which aimed to adjust the diameter of the pores in the membranes. The degree of polymerization varied with the changes of the parameters, such as irradiation time, monomer concentration, temperature and time of polymerization and so on. The results indicated that using benzophenone(BP) which is in a gaseous condition as photo-initiator, acrylamide as graft monomer, the polyacrylamide chain was grafted on the surface of membranes. After the surface membrane being modified, the water flux and retention altered, and thus it can be seen that the diameter of the pores in the membrane was altered. These experiments contribute to finding a new way to produce the hollow fiber membrane with the small pore size and are extraordinarily worth developing and studying.     

电控膜生物反应器技术回顾与展望

电控膜生物反应器（Electrical membrane bioreactor，eMBR）在膜生物反应器中引入电极反应、电场效应，将膜分离技术、微生物降解以及电化学水处理技术有机结合，提升出水水质、减缓膜污染、强化产生物气，对构建"碳中和"型污水处理技术模式具有重要科学意义和应用价值.近年来，膜材料科学和反应器设计不断发展，推动eMBR技术进步，在强化污染物去除、电化学控制膜污染和微生物电化学响应原理方面取得重要进展；对eMBR的研究出现新态势：注重导电膜/膜电极材料研制与应用、回收污水中资源与能源、短流程-无药剂的反应器构造和工艺设计.本文总结回顾了国内外相关研究，分析了eMBR的基本特征和优势功能，重点关注膜污染电控原理以及微生物的电场响应机制，并展望了eMBR的发展趋势，以期推动电驱动膜分离技术的研究与应用.     

Relationship between sludge settleability and membrane fouling in a membrane bioreactor

The evolution of activated sludge settleability and its relationship to membrane fouling in a submerged membrane bioreactor were studied at a lab-scale equipment fed with synthetic wastewater. It was found that sludge volume index (SVI) gradually increased and the sludge settleability was reduced, which was caused by the propagation of filamentous bacteria. With increasing SVI, the average increasing rate of trans-membrane pressure increased, the stable filtration period was shortened, and the two stages (smooth stage and accelerating stage) of the trans-membrane pressure were more obvious. At the same time, the increasing rate of trans-membrane pressure at the smooth stage decreased and the rate at the accelerating stage increased with SVI, respectively. The observation by using scanning electronic microscopes showed the cake layer with loose structure and large thickness formed on the membrane surface due to the appearance of filamentous bacteria and high SVI in sludge. Influence of the sludge settleability on the trans-membrane pressure was related to the structure and thickness of the cake layer on the membrane. Translated from ACTA Scientiae Circumstantiae, 2005, 25(3): 396–400 [译自: 环境科学学报]     

气提式内循环膜生物反应器试验研究

针对膜生物反应器存在的膜污染和能耗高的问题，结合气提式内循环和一体式膜生物反应器处理废水的工艺特点，提出圆柱形套筒气提式内循环膜生物反应器。试验结果表明，同等曝气强度和曝气方式下，气提式内循环膜生物反应器中氧传质系数（KLa）高于一般膜生物反应器；膜间水流流速是一般膜生物反应器的1．53～2．44倍，提高了膜面的水力冲刷作用，可减缓膜污染；对反应器膜过滤性能的考察，表明气提式内循环膜生物反应器较一般膜生物反应器有更好的膜过滤性能和抗污染能力。反应器中添加内循环，污泥活性有所下降，但对实际废水的去除效果影响不大，污泥活性较为稳定。     

餐厨垃圾和剩余污泥厌氧混合发酵过程的动态膜强化特性研究

比较了厌氧动态膜生物反应器（DMBR）与完全混合式反应器（CSTR）在处理餐厨垃圾（FW）和剩余污泥（WAS）时的发酵产气过程,验证了高负荷餐厨垃圾和剩余污泥混合发酵时DMBR系统运行的稳定性,考察了动态膜（DM）基材孔径（300目、200目和100目）对DMBR运行性能及其固液分离效果的影响.结果表明：一体式DMBR能够强化餐厨垃圾和剩余污泥混合发酵的高负荷稳定运行,DMBR过膜滤液中平均总挥发性脂肪酸（TVFA）为86.1 mg·L^-1,低于CSTR排泥中TVFA的浓度（527.3 mg·L^-1）.当动态膜基材孔径为300目时,DMBR过膜滤液中总有机物（TCOD）为（1.6±1.1）g·L^-1,相应的固液分离效果优于200目（（3.2±1.9）g·L^-1）和100目（（32.0±1.3）g·L^-1）动态膜基材,即当动态膜基材孔径为100目时,DMBR过膜滤液中TCOD比300目动态膜基材高6.7倍.与200目动态膜基材孔径相比,300目动态膜基材相应的跨膜压差增长缓慢,反洗频率和运行能耗均较低,而100目动态膜基材孔径过大,固液分离效果较低.因此,在高负荷餐厨垃圾和剩余污泥混合发酵系统中,选用300目动态膜基材形成的动态膜过滤效果最优.此外,本文还对比分析了有机废物和废水处理领域中较优的动态膜基材孔径及DMBR的应用情况,为拓展DMBR在有机物处理领域的应用提供依据.     

胞外聚合物对浸没式膜-生物反应器膜过滤性能的影响

通过浸没式膜-生物反应器（SMBR）处理上海市城市内河水的试验,研究了反应器混合液中和2种疏水性不同的膜上污泥胞外聚合物（EPS）的量、组成、污泥特性及对膜过滤性能的影响.结果表明,混合液污泥中的溶解性EPS和固着性EPS比膜上污泥多,不同污泥的固着性EPS组分中蛋白质（EPSP）/多糖（EPSC）的大小顺序依次为混合液污泥〈亲水膜污泥〈疏水膜污泥.疏水膜污泥中溶解性EPS比亲水膜多,溶解性EPS和固着性EPS量及组分均有很大差异.混合液污泥的EPS流动性大,疏水性膜上污泥EPS的流动性较大.溶解性EPS对污泥特性及膜过滤性能影响较大.SMBR中亲、疏水性膜片上黏附的污泥的相对疏水性分别为53%、59%.比较2种膜片通量的变化发现,疏水性膜污染严重.