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.     

动态膜生物反应器中动态膜的作用和结构研究

利用动态膜生物反应器处理生活污水,对反应器中动态膜的结构和作用进行了研究.结果表明,出水水头为8 cm的条件下,100　min以后出水水质趋于稳定,动态膜基本形成.稳定运行状态下,动态膜生物反应器对COD、氨氮和总氮的总平均去除率分别为78.4%、95.0%、40.0%,其中动态膜对COD、氨氮和总氮的平均去除率分别为19.0%、8.5%、6.0%.动态膜生物反应器对污染物质的去除主要依靠混合液活性污泥,而附着在膜基材上的动态膜的生物降解作用也能去除小部分污染物质.微生物活性分析表明,混合污泥的比耗氧速率约为动态膜比耗氧速率的5倍,混合污泥的生物活性远高于动态膜.扫描电镜分析表明,生物动态膜主要由丝状菌、杆菌、球菌及其分泌物组成.     

生物膜—膜生物反应器脱氮除磷性能

在膜生物反应器中投加聚乙烯悬浮填料,考察生物膜—膜生物反应器对生活污水中污染物质去除效果.结果表明,投加悬浮填料使膜生物反应器去除有机污染物质的能力得到增强,总氮、总磷的平均去除率由45.5%和47.2%分别增至57.4%和71.8%.投加悬浮填料还可以延缓膜污染,膜生物反应器中膜丝比流量在试验结束时为0.1L/(hkPa),而未投加悬浮填料的膜生物反应器中膜丝比流量降至0.036L/(hkPa).     

碳纳米管预涂覆低压膜去除水中腐殖酸的机理研究

以腐殖酸（Humic Acid,HA）为研究对象,通过压力辅助过滤技术将碳纳米管（Carbon Nanotubes,CNTs）预涂覆在聚醚砜（Polyethersulfone,PES）平板膜表面,制备了CNTs预涂覆低压膜,分别考察了该膜在恒压和恒流实验中对HA的去除情况及其对膜污染的缓解作用.研究表明,CNTs预涂覆膜可以有效缓解基膜的污染,保证CNTs的分散性,增加PES膜表面预涂覆CNTs的投加量,有助于缓解膜污染的发生;采用径向尺寸小的CNTs制备出的预涂覆低压膜,其抗污染能力更佳.研究进一步采用恒流膜滤装置对膜滤过程的3个阶段（新膜过滤阶段、膜污染加速阶段、堵塞膜截留阶段）进行了模拟,考察了CNTs预涂覆低压膜对HA的去除机理.结果表明,新膜过滤阶段,CNTs预涂覆低压膜运行初期,CNTs的吸附性能对HA的去除起主导作用,HA去除率随过滤时间的增加而不断减小,吸附阶段CNTs预涂覆膜的跨膜压差（Transmembrane Pressure,TMP）始终保持在较低水平（不高于15 kPa）,降低CNTs的径向尺寸和提高CNTs投加量,均有助于吸附去除HA;膜污染加速阶段,随着CNTs预涂覆膜进入膜污染加速阶段,HA的去除率由吸附阶段的不断降低开始出现上升拐点,TMP由于CNTs预涂覆膜的加快堵塞而不断升高;堵塞膜截留阶段,CNTs预涂覆低压膜在一定程度堵塞后,表现出截留去除HA的效能,且TMP仍保持在低压膜运行范围内,降低CNTs的径向尺寸,制备的预涂覆膜孔径小且分布均匀,有助于其提高截留去除HA的效能.整个恒流实验过程中,未负载CNTs的基膜对HA仅有微弱的吸附作用,且由于其较大的孔径,对HA的截留作用十分有限.本文通过对CNTs预涂覆低压膜吸附阶段和截留阶段的划分,明确了CNTs预涂覆低压膜在吸附饱和之后,能够有效截留水中HA,可作为水中腐殖质类污染物去除的一种有效手段.     

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。     

一体式膜-生物反应器长期运行中的膜污染控制

考察一体式膜－生物反应器运行过程中的膜污染情况,探讨造成膜污染的原因和膜污染的控制方法．结果表明,膜内表面微生物的滋生和膜外表面污泥层的附着是造成本试验膜污染的重要因素．采用２％ ～５％ 的次氯酸钠溶液进行在线药洗可以有效地去除膜内表面滋生的微生物,使膜过滤压差下降７．７～５２ｋＰａ;停止进出水,加大曝气量进行空曝气是去除膜外表面附着污泥层的重要手段,可以使膜过滤压差下降３．８～１０．８ｋＰａ;采用处理出水进行反冲洗虽然有时可以使膜过滤压差出现较大程度的降低,但随之会出现出水水质恶化,膜过滤压差急剧升高的现象．     

动态膜-生物反应器中新型预涂剂的抗污染特性研究

对动态膜技术中的预涂剂进行了拓展研究,通过聚乙烯醇(PVA)与戊二醛(GA)的乳化交联制备新型预涂剂——PVA微球,分析交联反应机理,并通过PVA微球对产生膜污染主要物质EPS的吸附实验分析其抗污染特性.结果表明,乳化交联过程中主要发生的是半缩醛反应,PVA胶团的羟基数量实质上没有大量减少,PVA微球仍然保持良好的亲水性能,而且其表面呈现的电负性能够对活性污泥絮体产生静电排斥作用, PVA微球对活性污泥中蛋白质和多糖的吸附率稳定且较低,分别为0 .543 mg·g^-1和0 .694 mg·g^-1,从微观上延缓了膜污染.预涂液中微球的粒径在1 .14 μm左右,其不同浓度的Zeta电位都小于-39 mV,具有良好的稳定性,能够快速稳定地沉积在多孔底膜的表面和孔道内壁上,试验中采用SEM分析了PVA微球及其在工业滤布内部纤维丝上形成动态膜的表观形貌.     

预涂膜工艺应用于超滤膜系统

为提高超滤膜系统对污水处理厂二级出水中有机物和TN的去除效果,并降低超滤膜污染速率,改善超滤膜性能,分析了沸石粉、硅藻土2种预涂膜工艺在超滤膜系统中的应用效果. 结果表明:沸石粉/超滤工艺对超滤膜系统的膜通量恢复良好,反冲洗后能恢复到原来的膜通量;而硅藻土/超滤工艺中膜通量较初期下降0.01 L/(m2·h),对照组下降0.04 L/(m2·h). 沸石粉/超滤工艺对污水处理厂二级出水中COD_Cr、UV₂₅₄和TN的去除率分别为17.5%、13.5%和11.7%,相比对照组均有较大程度提高. 通过电镜扫描分析发现,沸石粉能够在超滤膜表面有效形成一层保护膜,降低有机物在膜表面的沉积,保障膜系统的高效率及长期稳定运行. 通过比较各实际运行工况效果并进行筛选,确定沸石粉为预涂膜工艺的最佳材料.      

基于溶解氧微电极的动态膜特性的在线研究方法

自生动态膜-生物反应器是一种将粗网材料制成的组件置于反应器中进行泥水分离的生物处理工艺.粗网材料表面形成的动态膜不仅能有效去除浊度,还具有生物活性,可以降解污染物.通过微电极技术,可以研究动态膜的生物活性.为便于微电极在线测量,构建微型反应器模拟动态膜的实际过滤过程,结合微动平台,采用溶解氧微电极测量动态膜内的溶解氧分布.结果表明,动态膜在反应器运行过程中结构发生变化,出现气泡.动态膜内溶解氧浓度随深度的增加而降低,在2.0～2.5mm深度处降至0.动态膜表层微生物的比耗氧速率在反应器运行第1、5和8天分别为34.3、10.6和12.4mg/(g·h).     

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.     

玻璃纤维编织管覆膜改性及其动态膜生物反应器研究

对玻璃纤维编织管进行了覆膜改性,并依托于玻璃纤维编织管开发了一种新型的栅式膜组件及其动态膜生物反应器.研究表明,覆膜改性前,玻纤编织管动态膜组件的稳定通量仅为4 L/(m2.h),跨膜压差为0.02 MPa;覆膜改性后,玻纤编织管动态膜组件的膜通量可达到16 L/(m2.h),跨膜压差为0.01 MPa;经过水力清洗和碱洗后再次运行,膜通量可达到17.1 L/(m2.h),而跨膜压差最低仅为0.003 MPa.覆膜膜液浓度为1∶4时反应器在膜通量为14.29 L/(m2.h)时稳定运行长达51 d.按阻力增长速率计算,膜通量可保持稳定运行275 d左右.同时出水效果良好,COD和NH4+-N的处理效果平均值分别为81.96%和83.66%,其中动态膜的去除率分别为21.01%和3.61%.此外,覆膜改性的玻纤编织管估算价格约为40~60元/m2,低于传统有机膜.     

载体好氧预挂膜处理对厌氧消化反应器启动的影响

研究了生物膜载体经好氧预挂膜处理对厌氧附着膜膨胀床反应器 (AAFEB)启动的影响。载体经10天好氧预挂膜处理后的反应器比对照提前 15天完成启动。载体经好氧预挂膜处理的反应器中生物膜比对照反应器较早出现厌氧丝状菌 ,而且占据优势 ,而对照反应器则以球状细菌较多。前者厌氧颗粒污泥致密、结实 ,生物膜结构良好 ,滞留于反应器中的性能较佳 ,比后者较不易随水流失     

载体好氧预挂膜处理对厌氧生物颗粒性能的影响

研究了生物膜载体经好氧预挂膜处理对厌氧附着膜膨胀床(AAFEB)反应器中生物颗粒性能的影响.载体经10 d好氧预挂膜处理后,形成了7～8 μm厚的生物膜,在起动运行过程中,处理反应器中载体的挂膜进程比对照要快.在整个运试期间,处理反应器中的生物膜厚度和污泥浓度值均高于对照.前者厌氧生物颗粒致密、结实,生物膜结构良好,滞留于反应器中的性能较佳,比后者较不宜随水流失.处理反应器厌氧生物颗粒的一些性能指标值,如最大比产酸活性、最大比产甲烷活性、脱氢酶活性、辅酶F₄₂₀含量等均高于对照.另外,厌氧生物颗粒内微生物相也有明显的差异.      

动态膜-生物反应器对城市污水的处理

应用动态膜原理,以0.1mm孔径的普通筛网代替固定膜材料构成一体式动态膜-生物反应器(DMBR)处理实际城市污水.HRT＝3.5h时,出水水质良好.DMBR在小于数cm的液位差下自流出水,出水中的SS最高检测值为4.05mg/L,但在多数情况下为0.在MLSS约7000～8000mg/L下,当动态膜通量为14.9L/(m²·h)时,出水水头仅为5.8mm;27d连续运行,出水水头没有明显改变.动态膜对反应器上清液中的COD和TOC的平均去除率分别为28.74%和36.9%.当溶解氧浓度大于2～3mg/L时,氨氮去除率大于96%.     

用梯度氧化铝膜净化空气

研究了孔径沿径向由大到小自然过渡的梯度氧化铝陶瓷膜管对空气的过滤净化。梯度氧化铝膜管控制层平均孔径为 0 2 μm ,对于空气中粒径大于或等于 0 2 2 μm的颗粒 ,膜管的截留率达到 10 0 % ;细菌的总滤除率为 99 99%。提高操作压力和错流线速度都有利于提高膜的过滤通量。空气净化过程中截留在空气中的微粒沉积于梯度氧化铝膜的管内壁 ,防止膜管的深层堵塞 ,使用过程通量下降缓慢 ,一次性使用寿命为 4年 ,易于清洗 ,清洗后过滤通量和过滤效率仍达 10 0 %     

不同物理清洗方式对一体式膜生物反应器过滤特性的影响

通过考察一体式膜生物反应器运行过程中的膜污染情况和不同物理清洗方式减缓膜污染的效果,研究造成膜污染的原因和控制膜污染的方法.结果表明:膜外表面沉积污泥是造成膜污染的主要因素.空曝气减轻膜污染的作用有限,只能将归一化膜比通量从0.26提高到0.39;在活性污泥混合液中搓洗膜丝可以清除膜外表面沉积污泥层,可将归一化膜比通量从0.29提高到0.64,是一种方便而有效的清洗方式,且可在实际生产中实现.间歇式运行方式的停抽期间,最低剩余抽吸压力可以用来表征运行过程中膜过滤性能的变化.      

逆出水方向曝气反冲洗在动态膜生物反应器中的应用

采用逆出水方向曝气措施对以无纺布构建的动态膜生物反应器生活污水处理系统中的动态膜进行在线反冲洗.当反冲洗曝气强度为5.6 m³/(m²·h)、反冲洗时间为5　min时,生物动态膜的恢复需要45　min,生物动态膜恢复后出水浊度保持在5　NTU以下.在该反冲洗条件下,反应器稳定运行2个月,反冲洗周期可以稳定在15　h左右.扫描电镜观察表明,逆出水方向曝气反冲洗能够有效破坏附着在膜基材上的生物动态膜.生物动态膜截留能力研究表明,新的生物动态膜形成后,反应器对相对分子质量3×10⁴以上的有机物的截留率大于50％.逆出水方向曝气是一种经济有效的动态膜反应器在线清洗方法.     

微污染原水处理的吸附和沉淀以及预涂过滤一体化技术

集成膨润土吸附与硅藻土预涂膜过滤技术为一体处理微污染源水,同时在内部引入沉淀单元,在单一设备中实现了膨润土吸附、沉淀、过滤三位一体的目的.研究结果表明,吸附-沉淀-分离一体化技术有效地延缓了硅藻土预涂膜过滤时水头损失的上升速度,和原有的吸附预涂膜分离一体化技术相比,有效延长了运行周期,同时,微污染源水有机污染物的去除效果得到显著提高,表明该技术对于微污染源水的处理具有良好的应用前景.