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。     

复合式膜生物反应器处理校园生活污水

采用投加悬浮填料的复合式膜生物反应器(HMBR)中试装置处理校园生活污水,考察其对有机碳和氨氮的去除效果。实验结果表明,反应器具有较好的污染物去除效果,HMBR对COD的平均去除率为88%,对氨氮的平均去除率超过97.5%。采用比耗氧速率(SOUR)来表征活性污泥的生物活性,SOUR随着有机负荷的变化逐渐从80 mg/(kg.min)降到30 mg/(kg.min)。实验过程中,经历有机负荷率(OLR)和氨氮负荷率(NLR)的变化,结果显示,其对污泥特性和膜污染速率有较大影响。     

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。     

填料添加方式对MBR运行稳定性及膜污染特征的影响

为提高MBR的去除性能并延缓膜污染,采用复合型悬浮生物膜强化膜生物反应器(hybrid suspended biofilm enhanced membrane bioreactor, HSBE-MBR)处理生物制药废水,考察了填料添加方式对HSBE-MBR中典型污染物的去除特征、运行稳定性及膜污染特征的影响,并分析了膜污染机理。结果表明:缺氧区和好氧区添加填料时(工况1),TCOD、N H4+-N和TN平均去除率分别为91.61%、97.08%和79.40%;缺氧区、好氧区及膜区添加填料时(工况2), TCOD、N H4+-N和TN平均去除率分别为91.09%、 97.24%和83.66%。在上述2种工况下,HSBE-MBR对TCOD、N H4+-N和TN均具有良好的去除性能,且运行稳定性良好,工况2中TN去除率提高了4.26%。在工况1下,膜运行时间为0.02～8.17 d;在工况2下,膜运行时间为0.26～138 d。2种工况下的膜污染机理均以滤饼层污染为主,滤饼层阻力占比分别为94.7%和90.1%;膜区添加填料能够减缓膜表面滤饼层的形成,使滤饼层阻力降低8.07%;同时,混合液中溶解性微生物代谢产物(soluble microbial products, SMP)、松散结合EPS (loosely bound-EPS, LB-EPS)和紧密结合EPS (tightly bound-EPS, TB-EPS)浓度分别由(63.70±12.95)、(13.97±2.03)和(153.82±12.64) mg·g-1(工况1)降低为(31.77±3.17)、(9.11±0.40)和(78.12±18.92) mg·g-1(工况2)。粒度分布测定结果表明,膜区添加填料后,污泥平均粒径从31.35μm(工况1)增大至34.71μm(工况2)。根据污染物去除特征及膜污染特征,确定最优添加方式为在缺氧区、好氧区和膜区添加填料。上述研究结果可为提高MBR运行稳定性并改善膜污染提供参考。     

在线超声作用下流化床膜生物反应器的膜污染机制

在流化床膜生物反应器中引用在线超声技术来控制膜污染,考察了在线超声对污泥混合液特性的影响,探讨了在线超声作用下的膜污染机制。结果表明：在线超声流化床膜生物反应器的跨膜压差（TMP）增长速度明显慢于普通流化床膜生物反应器,可延长膜清洗周期约51％。在线超声作用下,污泥平均粒径降低约70μm,污泥胞外聚合物（EPS）含量增加（14±5）mg／g,混合液溶解性微生物产物（SMP）有所降低;同时,在线超声使得污泥浓度和混合液粘度降低,从而改善了混合液的过滤性,有助于膜污染的控制。分析表明,在线超声能够减少膜表面不可逆污染的发生,膜的主要污染机制为泥饼层污染。     

MFC-MBR耦合系统运行效果

膜生物反应器(MBR)是一种高效的污水处理工艺,而微生物燃料电池(MFC)能有效降解污泥中的胞外生物有机质(EBOM)并回收电能.将MFC与MBR联用,建立了一套能够有效抑制膜污染同时回收电能的新系统——MFC-MBR耦合系统,MBR的剩余污泥经MFC处理后回流.以传统MBR为对照,对耦合系统中污水处理效果、膜污染情况和污泥混合液的性质进行研究.研究表明,耦合系统的污水处理效果没有明显恶化,COD去除率为94％,NH4+-N的去除率为92％.耦合系统能够有效减缓膜污染的发生,清洗周期延长了28％.污泥混合液的MLVSS/MLSS稳定在80％ ～ 88％,系统内几乎没有无机颗粒积累.松散结合态胞外聚合物(LB-EPS)降低了48％,使污泥混合液性质得到改善.较低的污泥比阻(2.69×1012m/kg)和标准化毛细吸水时间(1.67 s·L/g MLSS),证明耦合系统污泥混合液脱水性能提高了.     

一体式MFC-好氧MBR运行效果及膜污染特性

膜生物反应器(MBR)是一种高效的污水处理工艺,而微生物燃料电池(MFC)能利用NO-3作为电子受体进行脱氮。为解决膜生物反应器(MBR)脱氮效率低和膜污染问题,建立了一套能够进行脱氮、有效抑制膜污染的一体式MFC-好氧MBR新工艺。以开路MFC-MBR反应器为对照,对耦合系统中污水处理效果、膜污染情况进行研究。研究表明,2套系统的COD去除率均超过88%,对NH4-N的去除均达到99%。闭路MFC-MBR系统TN去除率达到69.4%,高于开路系统的55.3%。混合液的MLVSS/MLSS稳定在88%左右,同时耦合系统能够改善污泥混合液的性质,zeta电位的绝对值和粘度较开路系统有所减少,污泥颗粒平均体积粒径(233.482μm)较开路系统(94.877μm)有明显增加,膜清洗周期延长了41.17%。     

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。     

强化除磷型A/O-MBR工艺运行稳定性

采用缺氧/好氧膜生物反应器(A/O-MBR)处理合成的生活污水,考察了投加不同浓度的聚合氯化铝(PAC)对该工艺在除磷效能及运行稳定性方面的影响。结果表明,投加PAC可以有效降低出水TP的浓度;在投加量为150 mg/L时,TP的去除率达到最优,为90.1%,出水浓度维持0.48 mg/L左右,达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级A标准。投加一定量的PAC可以有效提高微生物的活性;此外,可以降低污泥絮体的Zeta电位,增大污泥絮体的粒径,降低胞外聚合物(EPS)中多糖的浓度,进而有效延缓膜污染的速率。     

好氧硝化颗粒污泥膜生物反应器性能和膜污染研究

实验研究了好氧硝化颗粒污泥膜生物反应器AGMBR的处理性能,并将其与活性污泥膜生物反应器ASMBR进行对比,考察了颗粒污泥在减缓膜污染中所起的作用.好氧硝化颗粒污泥膜生物反应器AGMBR连续稳定运行102 d,系统具有良好的去除有机物和同时硝化反硝化能力,在进水COD和NH+4-N浓度分别为500和200 mg/L时,COD、NH+4-N和TN的去除率分别稳定在86%、94%和45%以上.颗粒污泥有效减缓了膜污染,延长了膜清洗的周期,AGMBR中的膜污染以膜孔堵塞为主,占总阻力的64.81%;滤饼层的阻力为2.1×1012m-1,远小于ASMBR中的16.07×10"m-1;膜清洗周期是相同条件下ASMBR的2.43倍以上;而且AGMBR内不断有新颗粒生成,维持了AGMBR系统性能和运行的稳定.     

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。     

膜生物反应器同步硝化反硝化系统的研究

设计结构合理的膜生物反应器,驯化培养硝化污泥,复配反硝化细菌,构建了具有同步硝化反硝化功能且能去除COD的膜生物反应器系统.MLVSS的增高和污泥结构的改善为同步硝化反硝化提供条件.进水氨氮浓度在50 mg/L,MLVSS为8 g/L时,最佳HRT为4～6 h,气量控制在0.5 m3/h左右,TN去除率达80%以上.系统承受负荷变化范围0～0.36 kg N/(m3·d),TN去除率均能保持80%左右,COD去除率稳定在90%.系统投加粉末活性炭的方法可以改善污泥结构,进而减轻膜污染.在试验阶段内,添加了PAC的活性污泥MLVSS的高低对膜通量的影响不大,膜通量基本保持稳定.     

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。     

混凝剂对生物造粒流化床污泥中微生物生理生态的影响研究

为了系统研究聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)对生物造粒流化床颗粒污泥生理生态的影响,对投加PAC或PAM后活性污泥的特性和硝化菌群的空间分布进行了对比研究,同时考察了投加混凝剂后的污染物去除效果.结果表明,与不投加混凝剂相比,投加PAC后,运行60 d时反应器中混合液悬浮固体(MLSS)、混合液挥发性悬浮固体(MLVSS)浓度分别提高了73％、29％；通过平板计数法计算结果可知,未投加混凝剂、投加PAC、投加PAM的反应器中微生物的增长是非常稳定的,投加PAC或PAM都促进了细菌的生长和繁殖；荧光原位杂交鉴定结果表明,各个反应器中亚硝化菌(AOB)或硝化菌(NOB)所占比例均基本相当,且AOB数量均略高于NOB数量；投加PAC或PAM都能够提高COD的去除率；投加PAC可大大提高TP的去除率；3个反应器中各种形态氮的去除效果非常接近,脱氮主要靠硝化菌群的生物降解作用,投加PAC或PAM对微生物的硝化作用没有抑制.     

膜强化污水病毒去除效能：厌氧和好氧膜生物反应器的对比

城市污水处理系统作为人类生活排水的主要收纳者,是人类肠道病毒的重要储存库,也是肠道病毒进入水环境的重要途径。膜生物反应器在保证出水水质稳定的前提下,同时强化了污水中病毒的削减。但是,目前对好氧(aerobic membrane bioreactors, AeMBR)和厌氧(anaerobic membrane bioreactors, AnMBR)膜生物反应器在削减病毒效能和机制方面的差异了解较少。基于此,本研究对比了AeMBR和AnMBR在同一工况下对城市污水中病毒的去除效能,并探究了污泥吸附病毒,病毒在污泥混合液中的灭活及膜污染对病毒截留的差异。结果表明,AeMBR和AnMBR对城市污水中的病毒去除效率均能达到3 log,但在去除机制上存在差异。AeMBR对病毒的去除率在反应器运行初期迅速上升至2 log,而AnMBR对病毒的去除率随着膜污染的加剧而提高,且和TMP有显著相关性(r=0.81,P<0.05)。厌氧污泥的病毒吸附能力高于好氧污泥,而好氧污泥混合液中病毒的灭活速率高于厌氧污泥混合液。泥饼层是膜生物反应器的膜污染组分中截留病毒的主要贡献者。以单位膜阻力对病毒截留效率...     

一体式MFC-好氧MBR运行效果及膜污染特性

膜生物反应器（MBR）是一种高效的污水处理工艺,而微生物燃料电池（MFC）能利用N0i作为电子受体进行脱氮。为解决膜生物反应器（MBR）脱氮效率低和膜污染问题,建立了一套能够进行脱氮、有效抑制膜污染的一体式MFC-好氧MBR新工艺。以开路MFC—MBR反应器为对照,对耦合系统中污水处理效果、膜污染情况进行研究。研究表明,2套系统的COD去除率均超过88％,对NH4-N的去除均达到99％。闭路MFC—MBR系统TN去除率达到69．4％,高于开路系统的55．3％。混合液的MLVSS／MLSS稳定在88％左右,同时耦合系统能够改善污泥混合液的性质,zeta电位的绝对值和粘度较开路系统有所减少,污泥颗粒平均体积粒径（233．482μm）较开路系统（94．877μm）有明显增加,膜清洗周期延长了41．17％。     

膜生物反应器—O_3催化氧化—曝气生物滤池处理化工园区综合废水的中试研究

以某化工园区污水处理厂综合废水为对象,采用"膜生物反应器(MBR)—O_3催化氧化—曝气生物滤池(BAF)"组合工艺进行深度处理。结果表明:(1)MBR适宜的DO、混合液悬浮固体质量浓度(MLSS)分别为3、3 000~4 000 mg/L。粉末活性炭(PAC)的投加对COD的去除有明显促进作用,并可提高系统的抗冲击负荷,延缓MBR膜通量的下降速率,减少溶解性微生物产物和胞外聚合物的积累,有效缓解膜污染。(2)采用O_3催化氧化作为BAF的前处理单元,可节约30%(质量分数)的O_3投加量,BAF出水COD和氨氮平均去除率分别提高9.9、5.1百分点。(3)在PAC投加量100mg/L、O_3投加量50mg/L、O_3接触氧化时间2h、BAF水力停留时间6h的条件下,组合工艺出水COD、氨氮、TP平均分别为76.5、3.6、0.4mg/L,达到江苏省《化学工业主要水污染物排放标准》(DB 32/939—2006)一级标准。而且,废水中特征有机污染物得到有效降解,应急毒性有较大程度降低。     

膜-生物反应器中溶解性微生物产物的研究进展

本文就膜 -生物反应器中溶解性微生物产物的生成特性及其影响的研究进展进行了总结。在膜 -生物反应器中 ,膜的高效固液分离作用在提高系统容积负荷和出水水质的同时 ,也使生物反应器成为一个相对封闭的系统。以腐殖质、多糖、蛋白质等物质为主要成分的溶解性微生物产物是生物处理出水中溶解性TOC或COD的主要组成部分 ,主要产生于微生物的基质分解过程和内源呼吸过程 ,其高分子物质的含量较多且可生物降解性较差 ,因此 ,在膜 -生物反应器中会出现积累。溶解性微生物产物的过高积累不仅有可能降低膜过滤出水的水质稳定性 ,而且有可能影响污泥活性 ,并引起膜污染。进水浓度和污泥浓度是影响溶解性微生物产物产生量的重要因素。目前有关膜 -生物反应器中溶解性微生物产物的研究还很不完善 ,有很多问题需进一步研究     

复合式膜生物反应器膜污染机理研究

通过在膜生物反应器中添加填料,在保持良好出水水质的前提下可有效降低悬浮污泥浓度,从而减轻膜表面的污泥沉积,减轻膜污染。在处理生活污水的试验中,膜表面泥饼层阻力在总阻力中的比例下降到10％,而膜孔吸附阻力中由溶解性有机物所造成的阻力占到83．3％,这表明由于膜表面的污泥沉积降低,膜组件对溶解性有机物的吸附增加,因而应当选择合适的污泥浓度以得到最佳的综合效果。     

复合生物活性填料对活性污泥生物特性的影响

为了考察生物活性填料对活性污泥生物特性的影响,采用电子扫描显微镜、激光粒度仪和Miseq高通量测序技术,分别对SBR中污泥的形态、粒径和微生物群落分布进行了研究。结果表明,投加生物填料可以降低污泥的产率,促进污泥沉降,增强脱氮除磷效能;投加生物活性填料的SBR相比对照组SBR的污泥结构紧密,污泥颗粒分布均匀,且颗粒粒径大;内置填料和外置填料的活性污泥粒径在28.988~124.573μm的颗粒占据了大部分的比例,而对照组的活性污泥粒径在0.554~23.538μm的颗粒占据了大部分的比例;3个微生物群落主要分布在Sphingobacteriales、Xanthomonadales、Burkholderiales、Rhodocyclales、Flavobacteriales和Spirochaetales等6个目内;内置填料活性污泥微生物群落(17.12%)和外置填料活性污泥微生物群落(23.17%)中的黄色单胞菌目,要比对照组活性污泥微生物群落(5.51%)的比例高,说明通过复合生物活性填料的作用,能够改善活性污泥微生物群落的除磷能力,这与反应器实际运行效果和污泥粒径分析研究内容一致。