在线超声对膜生物反应器膜污染的控制

构建在线超声-膜生物反应器(US-MBR),利用间歇超声辐照控制膜污染.结合跨膜压差的上升和污染膜表面微观形态的变化,在不同超声间隔时间条件下对 US-MBR 中膜污染过程进行了分析.结果表明,超声时间 2min 和膜通量 12.0L/(h⋅m2)时,在超声间隔时间分别为8,12,16h 的条件下,US-MBR 的运行周期比未施加超声的普通膜生物反应器(Control-MBR)分别延长17,13,5d 左右,在线超声有效抑制了由上清液有机物导致的凝胶层污染.膜表面污染层阻力分布显示,超声可降低凝胶层阻力.场发射扫描电镜-能谱分析仪分析表明,超声通过减少有机物附着而延长膜运行时间.2 套反应器出水水质基本没有差别,超声未造成出水水质的恶化.     

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%.     

曝气强度对膜生物反应器膜污染形成特性影响的研究

曝气是控制膜生物反应器膜污染的重要手段,而曝气强度大小的确定是有效控制膜污染的关键因素.本文通过实验考察了浸没式中空纤维膜生物反应器在5种不同的曝气强度下[40,60,80,100,120 m3/(m2·h)]处理人工合成有机废水过程中膜污染的发展变化情况,并对膜污染的形成特性进行了分析.结果表明曝气强度为80 m3/(m2·h)时,膜过滤压差及压差变化率dp/dt最低,膜污染阻力中沉积层所占的比例较大,随着曝气强度的增加,压差下降不明显,甚至出现回升,阻力构成开始发生变化,达到120 m3/(m2·h)时,膜孔堵塞和凝胶层所占阻力比例明显增加,污染加重.实验确定80 m3/(m2·h)为最佳曝气强度.     

泥水预分离MBR膜污染缓减效能研究

通过长期运行实验,进行了泥水预分离膜生物反应器（sludge/water pre-separation membrane bioreactor, S/W-MBR）与传统淹没式膜生物反应器（submerged membrane bioreactor, SMBR）对比研究,考察了污泥浓度、胞外聚合物含量（extracellular polymeric substances, EPS）及过膜阻力（trans-membrane pressure, TMP）随运行时间的变化规律及其对膜污染的缓减作用.结果表明,S/W-MBR与SMBR生物区的污泥浓度基本一致,而S/W-MBR膜区的污泥浓度较SMBR有显著降低.两者生物区的EPS含量均随运行时间的延长而增加,而S/W-MBR膜区的单位质量污泥的EPS含量始终保持在15 mg/g左右的较低水平.S/W-MBR比SMBR具有更好的缓减膜污染能力,在近90d的连续运行过程中,前者的膜组件仅需清洗2次,后者的膜组件清洗了5次.     

曝气膜生物反应器运行过程中污泥活性特征变化及其对膜污染的影响

研究了曝气膜生物反应器运行过程中活性污泥主要活性特征变化及其对膜污染的影响.通过排出剩余污泥的办法维持活性污泥浓度在4000 mg·L-1左右,并连续运行75 d.运行期间,每日检测活性污泥的各项性质指标便于反映污泥特性的变化.结果表明,随着反应器运行时间的延长,污泥脱氢酶活性逐渐增加,其对反应器的运行有着两方面的作用,一方面会强化微生物对污染物的去除,但另一方面则导致了胞外聚合物的增加,并加速膜污染.而污泥表观产率则随着运行时间的延长先增加后有所减少,其粒径逐渐减小,且胞外聚合物呈现增加的趋势,总的出水水质情况逐渐提高,与此同时,反应器内原生动物及后生动物在运行前期较少,而在后期大量出现.膜污染分析结果表明运行后期膜污染速度明显加快,其原因在于:污泥粒径的减小以及胞外聚合物的增加导致细小颗粒及胞外聚合物堵塞或在膜表面沉积数量增加.     

一体式平片膜-生物反应器运行过程中膜性能的研究

介绍了一体式平片膜 生物反应器应用于发酵废水的研究。运用RIS阻力模型对间歇运行及在线海绵擦洗的效果进行了初步研究 ,指出一体式平片膜生物反应器的间歇运行模式有利于缓解泥饼层的形成 ,而从长期运行的角度 ,在线海绵擦洗对恢复膜通量和防止各种阻力因素的累积具有积极的实践意义     

膜-生物反应器处理超市废水的试验研究

文章对一体式平板膜-生物反应器处理超市废水的特性进行了小试试验研究,结果表明,反应器对COD的平均去除率为91%,NH3-N平均去除率为86%。平板膜-生物反应器膜污染阻力构成为泥饼阻力占85%,孔隙堵塞阻力占13%,膜本身阻力只占2%,可忽略不计。     

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。     

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.     

次临界膜通量下膜污染研究

针对膜生物反应器运行中膜污染问题,利用"逐级通量法"测定了膜组件的临界通量,并考察了次临界通量下膜污染的运行特性.试验发现,膜污染发展分为缓慢发展阶段和快速发展两个阶段.采用清水冲洗加次氯酸钠和盐酸溶液浸泡的方法能有效减少膜过滤阻力,去除率达到94 %.同时,阻力构成分析表明泥饼和凝胶层是膜污染的主要组成部分,分别占到总阻力的57%和31%,而新膜清水阻力仅占3.86%.     

膜堵塞机理研究与膜阻力测定

对膜污染堵塞机理进行了深入的研究 ,提出了膜内部的生物堵塞机理 ,指出膜表面的浓差极化、膜表面与膜孔内的污染、膜内部的生物堵塞是造成膜通量下降的主要原因。同时对膜阻力进行了测定 ,得出实验所用超滤膜组件的自身阻力Rm 为 5 4 4× 10 1 2 m- 1 ,膜污染产生的总阻力RZ 为 19 88× 10 1 2 m- 1 ,RZ 约是Rm 的 3 6倍 ,是导致膜通量下降的主要因素。     

基于宏基因组技术分析MBR膜清洗后污泥中抗性基因

污水处理厂作为抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes,ARGs）的重要储存库,是自然界ARGs的主要来源之一.膜生物反应器（membrane bioreactor,MBR）被认为是一种能够有效去除污水处理厂中ARGs的技术工艺.MBR膜截留的废水中胶体、颗粒物、悬浮物及微生物代谢物中存在着大量的病原菌与抗性基因,而目前关于膜清洗后污泥中抗性基因的分布特征和规律尚不明确.本文采用宏基因组技术对MBR膜清洗后污泥中抗性基因进行了分析.结果显示,膜清洗后污泥中共检测出39门,其中优势菌门为Proteobacteria、Nitrospirae和Actinobacteria,优势菌属为Nitrospira、Pseudomonas和Bradyrhizobium.污泥样品含有的病原菌属占所有菌属的10.54%,其中Pseudomonas属相对丰度最高,占到所有菌属的3.94%.样品中共注释出17类ARGs和16类金属抗性基因（metal resistance genes,MRGs,15类单金属抗性基因和1类多重金属抗性基因）.其中,多药类抗生素抗性基因相对丰度最高,占49.08%.金属抗性基因中多重金属类抗性基因相对丰度最高,占该污泥样品的34.58%,单金属抗性基因中对铜的抗性基因数量最多,占19.99%.该膜清洗后污泥中微生物群落最主要的功能通路为代谢相关,并存在大量与人类疾病相关的代谢通路相关基因,其中涉及细菌耐药和细菌传染疾病的基因数量最多,分别为占人类疾病相关的代谢通路已注释序列的34.50%和16.62%.由此可见,膜清洗后污泥中蕴藏着丰富的ARGs、MRGs以及病原菌属,具有潜在的环境健康风险,需要加强对膜清洗后污泥中ARGs、MRGs以及病原菌的管控.本文为选择合适的技术工艺有效去除膜清洗后污泥中ARGs、MRGs以及病原菌提供指导.     

膜生物反应器中膜过滤特征及膜污染机理的研究

以膜生物反应器处理市政污水,通过对活性污泥进行终端过滤来反映膜污染机理,实验表明,最初很短时间内膜污染受膜孔堵塞模型控制,之后受沉积层阻力模型控制,后一阶段是膜污染的主要控制阶段;膜的相对通量随过滤时间呈指数衰减趋势,压力越大,通量衰减越快;污泥沉积层存在压密过程,这一过程中的污泥比阻随压力增大而增大,并得到处理市政污水的污泥压密指数为0.807 8;阻力分布实验表明沉积层阻力占总阻力的90%以上,是膜过滤污染阻力的主要组成部分;活性污泥各组分对膜污染均有贡献,其中悬浮固体、胶体颗粒和溶质产生的阻力分别占87.98%、6.20%和5.82%;根据实验和计算结果,探讨了MBR处理市政污水过程中可能的膜污染机理.     

纳米二氧化硅改性聚酰胺复合膜及其抗污染性能

采用经3-氨基丙基三甲氧基硅烷（APTMS）修饰的纳米二氧化硅（SiNPs）,对正渗透聚酰胺复合膜（TFC）进行抗污染改性.在静电吸附作用下,APTMS-SiNPs可通过表面涂覆的方式接枝在带负电的TFC表面,以提高膜的亲水性和抗污染效能.改性后,大量纳米材料成功接枝在膜表面,膜表面的接触角降低了54%,而膜电位和表面粗糙度无明显变化.采用海藻酸钠作为代表污染物,对原膜和改性膜的动态污染行为进行探究,通过监测污染阶段的通量变化和膜表面滤饼层含量,发现改性膜在膜污染后期表现出优良的抗污染性能,最终通量衰减降低了28%,膜表面滤饼层含量减少了35%.改性膜的抗污染性能主要归因于APTMS-SiNPs带来的膜表面亲水性的大幅提高.     

两亲性共聚物共混PVDF超滤膜的界面性质与抗蛋白质污染的研究

考察了两亲性共聚物聚氧乙烯/聚氧丙烯/聚氧乙烯[PEO-PPO-PEO(F127)]共混聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液,在水相凝胶浴中的相转化动力学过程.结合衰减全反射傅立叶转变红外光谱(ATR-FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)等表征手段,分析了F127含量在PVDF膜表面的PEO富集率、膜微观形貌及结构参数的影响规律.以静态吸附量、过滤比通量衰减及膜污染阻力模型,评价了F127/PVDF共混膜对牛血清蛋白(BSA)的抗污染性能.结果表明随着F127添加量增大,相转化延迟分相行为增强,膜表面及内部孔径和孔隙率升高,表面粗糙度增大,膜面PEO富集率的增幅在F127含量达15%后趋于稳定.F127含量在15%~25%之间的共混膜有较高的渗透通量和BSA截留率,静态吸附量低,比通量衰减速度慢,不可逆污染指数低,堵孔阻力及滤饼层阻力分布系数小,表现了良好的抗污染性能.     

超滤膜净化微污染水效果及污染机理分析研究

粉末活性炭+超滤组合工艺(PAC-UF)对去除微污染水效果明显,实验结果表明此工艺对CODcr、NH3-N、UV254和浊度的去除率分别为80%~92%、40%~70%、71%~95%、95%~97%.在此基础上,进一步研究了不同材质和不同孔径超滤膜的膜污染行为,根据Hermia模型分析膜污染发现,三种材质超滤膜中,PVDF膜具有较好的抗污染性能;而不同孔径的超滤膜所对应的膜污染模型是不同的,分析膜污染模型发现,滤饼层阻力在膜过滤中占有重要地位.     

直接超滤和混凝-超滤组合工艺的膜污染比较

利用滤饼层过滤模型和膜孔窄化模型，结合国产中空纤维超滤膜对提取的天然腐植酸进行直接超滤和混凝－超滤2种工艺的试验结果分析，表明混凝预处理基本消除了膜孔污染，并且大大降低了膜表面滤饼层污染阻力，从而使超滤保持高渗透通量。另外，与原水直接超滤相比，混凝－超滤组合工艺对溶解性天然有机物的去除率较高，DOC去除率从28％提高到53％，UV254去除率从40％提高到78％。     

预臭氧化对MF膜处理黄浦江水的影响研究

采用预臭氧化处理黄浦江原水后进行微滤（MF）膜过滤试验,考察预臭氧化对有机物的作用,进而考察其对MF膜过滤特性的影响.结果表明,臭氧投量在0.5～3.0 mg/Ｌ范围内时,臭氧对DOC的去除率最高仅为10%,而对UV254的去除率最高可达71%.随着臭氧投量的增加,相对分子质量在2×10³～7×10³的有机物逐渐减少,而相对分子质量＜0.5×10³的有机物则几乎没有改变.臭氧可把部分疏水性有机物氧化成亲水性有机物,只有很少部分转变成无机物,这种有机物组成结构的改变影响了膜过滤阻力,进而改善了膜透水通量的效果.臭氧投量在0.5～3.0 mg/Ｌ范围内,存在一个最佳的臭氧投量1.5 mg/Ｌ,使膜通量达到最大值.这主要是由于在该臭氧投量下,臭氧化对有机物的组成结构的改变使膜过滤阻力达到最小.