印染生化尾水反渗透深度处理工艺膜污染成因分析

为阐明印染生化尾水反渗透膜处理时膜污染的成因,使用小试装置进行40h膜污染实验,研究膜污染速率、污染程度以及可逆性,同时应用扫描电子显微镜一EDS能谱仪、傅里叶变换红外光谱仪、电感耦合等离子发射光谱仪、总有机碳测定仪等仪器对进水水质、膜表面污染物的形态和组成等进行表征。结果表明,膜表面主要是碳酸钙无机污染和钙与有机物络合污染,无机污染占主导,且可逆性差,有机污染物主要含有--OH和～c-c官能团;单一去除废水中有机物污染物（TOC去除率达88％）对膜污染缓解不明显,但钙离子的去除可显著缓解膜污染,膜通量可增加72．6％;同时去除有机物和钙离子,膜通量可增加80．4％。     

印染生化尾水反渗透深度处理工艺膜污染成因分析简

为阐明印染生化尾水反渗透膜处理时膜污染的成因,使用小试装置进行40 h膜污染实验,研究膜污染速率、污染程度以及可逆性,同时应用扫描电子显微镜-EDS能谱仪、傅里叶变换红外光谱仪、电感耦合等离子发射光谱仪、总有机碳测定仪等仪器对进水水质、膜表面污染物的形态和组成等进行表征。结果表明,膜表面主要是碳酸钙无机污染和钙与有机物络合污染,无机污染占主导,且可逆性差,有机污染物主要含有—OH和—CC官能团;单一去除废水中有机物污染物（TOC去除率达88%）对膜污染缓解不明显,但钙离子的去除可显著缓解膜污染,膜通量可增加72.6%;同时去除有机物和钙离子,膜通量可增加80.4%。     

陶瓷膜处理二级出水运行优化控制与膜污染机制分析

实现膜污染有效控制是充分发挥陶瓷膜在废水处理及回用领域适用性的关键。为此,构建了平板陶瓷膜反应器,针对性地开展了平板陶瓷膜处理市政污水二级出水运行优化控制与膜污染机制分析研究。结果表明,通过四因素三水平正交实验,得出本实验条件下最佳运行控制工况为：蠕动泵转速200 r·min⁻¹(对应初始膜通量200 L·(m²·h)⁻¹)、过滤时间10 min、水力反冲时间30 s、间歇运行时间2 min;在此运行工况下,平板陶瓷膜可保持平均膜通量43.08 L·(m²·h)⁻¹以上稳定运行16 d(384 h),期间系统出水浊度、色度、COD等水质指标稳定满足《城市污水再生利用 城市杂用水水质》(GB/T 18920-2002)标准要求;原水和膜污染层元素及官能团对比表征结果表明,脂肪族类、酰胺类、无机硅化物类以及无机金属离子是造成膜污染的主要污染物,而凝胶层阻力则对平板陶瓷膜膜污染形成起主导作用。     

A review of membrane fouling in municipal secondary effluent reclamation

Reclamation of municipal secondary effluent for non-potable purposes is considered vital in alleviating the demand for existing limited water supplies while helping to protect remaining water sources from being polluted. In recent decades, reverse osmosis and nanofiltration membrane technologies have become increasingly attractive for reclamation of municipal secondary effluent because they are highly efficient, easy to operate, and economical. However, membrane fouling is a major obstacle in the development of membrane technology in municipal secondary effluent reclamation. This paper reviews three types of membrane fouling in municipal secondary effluent reclamation, namely, effluent organic matter (EfOM) membrane fouling, microbial membrane fouling, and inorganic membrane fouling, as well as their correlation. Membrane fouling by EfOM and microbes are found to be severe, and they are significantly correlated. Most previous studies conducted laboratory-scale experiments of membrane fouling with model organic matters and bacteria, but these model organic matters and bacteria might still be unrepresentative. More studies on membrane fouling in municipal secondary effluent reclamation with actual wastewater are essential.     

处理垃圾渗滤液的反渗透膜污染研究

膜污染及其防治是影响膜系统运行效果的重要因素。本研究选取工程中运行一年多的处理垃圾渗滤液的碟管式反渗透膜,经研究判断,污染絮体的主要成分是有机物,并含有Al、Si等的胶体物质以及Fe和Ca的化合物。通过化学清洗来验证对污染层结构的判断,先碱洗后酸洗的清洗效果远远好于先酸洗后碱洗,有机物在污染层形成过程中起主要作用,减少渗滤液中的有机物质,将会大大减轻膜污染的发生。     

粉末活性炭-超滤组合工艺对二级出水中污染物的去除及膜污染机制研究

采用粉末活性炭(PAC)-超滤(UF)组合工艺处理污水处理厂二级出水,探讨不同PAC投加量下PAC-UF组合工艺对溶解性有机物(DOC)及抗生素抗性基因(ARGs)的去除效果,分析PAC对UF膜污染的缓解机制。结果表明,与直接UF相比,PAC-UF组合工艺可有效降低出水DOC和ARGs含量;水中4种ARGs与微生物含量、整合子intI1、DOC浓度间呈显著相关关系,说明去除上述指标有助于削减不同类型ARGs;PAC可吸附水中小分子量有机物,提高膜比通量,改善UF膜的反冲洗效果,PAC投加量为20mg/L时效果最好;PAC投加量增加可使滤饼层变得致密,使UF膜的不可逆污染阻力下降,但总污染阻力增加;直接UF与PAC-UF组合工艺的膜污染主导机制均为滤饼层污染,其中PAC-UF组合工艺受滤饼层污染机制影响更大。综合考虑污染物去除及膜污染缓解效果,采用低投加量(20mg/L)的PAC-UF组合工艺处理二级出水最为适宜。     

二级出水微滤过程中对醋酸纤维素酯膜的有机污染特征

低压膜过滤技术(包括微滤和超滤)在再生水生产领域正引起越来越广泛的关注。然而如何解决低压膜过滤过程中的膜有机污染问题始终是膜技术所面临的技术挑战。本研究采用醋酸纤维素酯微孔滤膜对二级出水溶解性有机物(EfOM)及其不同亲疏水性组分、蛋白模拟溶液、腐殖酸(HA)等进行恒流过滤实验。对不同有机物污染后的膜表面使用全反射傅立叶红外光谱(ATR-FTIR)和X射线电子能谱(XPS)进行表征。结果表明,相对于蛋白质和EfOM等,HA所造成的膜污染最少。ATR-FTIR的结果同时显示,以官能团而言,更多的氨化物(1535cm-1)、脂肪族物质(2860～2970cm-1)和氢氧根(3400cm-1)存在于膜表面。TMP/V数据比较结果表明,在EfOM各亲疏水性组分、蛋白质和HA的对比中,EfOM中的疏水碱性物质(HPO-B)对膜污染的贡献最大,而HA的膜污染贡献最小。UVA和荧光激发-发射光谱(FEEM)结果表明,HPO-B和蛋白质对醋酸纤维素酯膜的污染贡献较大。综合不同分析手段可以对不同有机物造成膜污染的潜能大小得出如下排序:HPO-B>蛋白质>HPO-A、HPI>HA。     

BPAC-UF对二级出水中抗生素抗性基因的去除及膜污染缓解机制

采用生物粉末活性炭(BPAC)-超滤(UF)组合工艺去除控制二级出水中抗生素抗性基因(ARGs),并对ARGs的去除和BPAC缓解膜污染机制进行了探讨。结果表明：与直接超滤工艺相比,组合工艺对水中四环素类抗性基因(tetA、tetW)、磺胺类抗性基因(sul Ⅰ、sul Ⅱ)以及溶解性有机碳(DOC)的去除效果均有较大的改善,这主要是由于BPAC对ARGs的吸附降解作用所致;水中16S rDNA、int Ⅰ 1和DOC含量与不同种类ARGs浓度具有显著相关性,强化上述指标的去除可有效促进ARGs的削减;在BPAC投加量较低时,组合工艺的膜比通量较直接UF有所提高,膜污染状况明显改善;直接UF时,膜污染状况与滤饼层过滤模型的拟合度最好,而组合工艺的膜污染状况与标准膜孔堵塞模型和滤饼层过滤模型拟合度均较好。BPAC-UF组合工艺是一种较好的去除ARGs的工艺。     

Influence of hydraulic retention time in a two-phase upflow anaerobic sludge blanket reactor treating textile dyeing effluent using sago effluent as the co-substrate

Purpose  

Textile dyeing and sago industries are the most polluting industries in South India, especially in industrial cities like Salem, Tamil Nadu, where textile dyeing and sago industries are clumped together geographically. Conventional physicochemical treatment followed by biological processes for the effluent generated from these industries are ineffective, costlier and produce huge quantities of hazardous sludge and harmful by-products which requires further treatment and safe disposal. Hence, the development of an alternative treatment method will become important. The main objective of this investigation is to establish a sustainable biotreatment technology for the treatment of textile dyeing effluent using sago effluent as co-substrate in a two-phase upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor.     

厌氧膜生物反应器处理低浓度废水的运行效能及膜污染特性

针对厌氧膜生物反应器(AnMBR)成本高、膜污染严重的问题,构建了以不锈钢丝网作为膜材料的新型厌氧膜生物器并将其用于处理低浓度废水,探究了其稳定运行以及耐温度波动的能力。同时,对甲烷产量、跨膜压差(TMP)以及反应器出水中的COD和挥发性有机酸(VFAs)进行了监测和分析,并利用扫描电子显微镜(SEM)对膜污染进行了表征。结果表明：反应器的COD去除率稳定在93%以上;出水中的VFAs仅可检测到乙酸,且平均浓度低于10 mg·L⁻¹;甲烷平均产率为0.28 L·g⁻¹ (以COD计);当温度由35 ℃降到25 ℃时,反应器有较强的耐受能力;在66 d的运行期间内,TMP从0 kPa增长到20 kPa,膜阻最高为4×10¹² m⁻¹。以不锈钢丝网为膜材料构成的新型AnMBR,出水效果良好、产能高、运行稳定。     

生物活性炭法深度处理纺织废水二级出水中生物活性的研究

采用上流式曝气生物活性炭法处理碱减量印染废水二级生物处理出水,利用TTC-脱氢酶活性(DHA)法监测反应器内DHA生物活性分布.研究发现反应器内生物炭表面附着生物膜活性较高,特别是反应器上部生物碳粒同样具有较高的DHA活性,这与反应器运行一年多能够保持对COD、色度和UV等较高去除率有一定关系.还研究了活性炭吸附、反应器反冲洗对DHA活性的影响.本研究为曝气生物活性炭法有效去除印染碱减量废水中难降解有机物提供了一定的理论依据.     

生物活性炭法深度处理纺织废水二级出水中生物活性的研究

采用上流式曝气生物活性炭法处理碱减量印染废水二级生物处理出水，利用TTC-脱氢酶活性（DHA）法监测反应器内DHA生物活性分布。研究发现反应器内生物炭表面附着生物膜活性较高，特别是反应器上部生物碳粒同样具有较高的DHA活性，这与反应器运行一年多能够保持对COD、色度和UV等较高去除率有一定关系。还研究了活性炭吸附、反应器反冲洗对DHA活性的影响。本研究为曝气生物活性炭法有效去除印染碱减量废水中难降解有机物提供了一定的理论依据。     

平板陶瓷膜处理油田采出水运行控制优化及膜污染机理

陶瓷膜凭借其机械强度高、化学稳定性好等优点,近年来在油田采出水处理领域得到了广泛的应用。针对陶瓷膜处理油田采出水膜污染控制这一核心问题,采用小试实验与模型分析相结合的方法,深入开展了陶瓷膜处理系统运行控制优化的研究,结合微观表征,阐明了陶瓷膜处理油田采出水膜污染机理。结果表明,陶瓷膜处理油田采出水最佳运行控制工况为：初始膜通量80 L·(m²·h)⁻¹,过滤时间10 min,反冲洗时间30 s,曝气强度3 L·min⁻¹;此条件下陶瓷膜可保持平均膜通量27.82 L·(m²·h)⁻¹。原水和污染层的表征结果表明,胺类或酰胺类、烃类、羧酸类、芳香族、醇类等有机物化合物是造成陶瓷膜污染的主要有机物,Si、Fe、Ca、Mg、Ba等无机盐离子也是膜污染的重要组成部分;过滤过程中膜孔内阻力和凝胶层阻力对陶瓷膜膜污染形成起主导作用。     

Effect of activated sludge properties and membrane operation conditions on fouling characteristics in membrane bioreactors

Biofouling control is considered to be a major challenge in operating membrane bioreactors (MBRs) for the treatment of wastewater. This study examined the impact of biological, chemical, and physical properties of activated sludge on membrane filtration performance in laboratory-scale MBRs. Sludges with different microbial communities were produced using pseudo-continuous stirred-tank reactors and pseudo-plug flow reactors treating a synthetic paper mill wastewater. Various filtration resistances were used to investigate membrane fouling characteristics, and molecular biology tools targeting 16S ribosomal DNA gene sequences were used to identify predominant bacterial populations in the sludges or attached to the fouled membranes. Filtration experiments using axenic cultures of Escherichia coli, Acinetobacter calcoaceticus, and Gordonia amarae were also performed to better understand the initiation and development of biofouling. The results showed that the tendency of membranes to biofoul depended upon membrane operating conditions as well as the properties of the activated sludge in the MBR systems. Specific bacterial populations, which were not dominant in the activated sludges, were selectively accumulated on the membrane surface leading to the development of irreversible biofouling.     

复合式动态膜生物反应器处理印染废水效能及膜污染控制

分别采用动态膜生物反应器(DMBR)与复合式动态膜生物反应器(HDMBR)处理印染废水,研究投加悬浮填料前后对污染物去除和膜污染控制影响。投加和未投加悬浮填料的反应器分别标为反应器A和B。结果表明,A反应器对色度、浊度、NH4+-N、TN、TP、COD、UV254平均去除率依次为86.39%、96.00%、90.13%、85.84%、89.63%、95.75%和88.24%,分别比B反应器提高了6.15%、2.24%、8.33%、5.99%、5.56%、1.79%和6.39%。对两反应器污泥混合液进行变性梯度凝胶电泳分离可知,水解酸化池与好氧池内既有相同的微生物种属,也有其特有的种属,而A反应器中各微生物优势地位均比B反应器明显。A反应器中混合液的EPS浓度增加量、LB-EPS积累量、污泥粒径小于10 μm所占比例、膜通量降低幅度均小于B反应器,LB-EPS积累量是影响污泥混合液中Zeta电位、污泥粘度变化的主要原因。膜表面滤饼层的红外图谱与三维荧光图谱解析,验证了蛋白质和多糖是膜表面污染物的主要成分。A反应器中悬浮填料为微生物提供载体,增强了微生物降解能力,能提高对污染物的去除率,同时也延缓了膜污染。     

膜-生物反应器处理超市废水中污泥性质与膜污染关系分析

在以处理超市废水实际工程的基础上,通过对污泥性质中的胞外聚合物(EPS)、溶解性微生物产物(SMPs)、溶解性COD(SCOD)和污泥浓度(MLSS)变化的分析,得出EPS积累的原因是多方面的,而EPS的过度积累对沉降性能有一定的恶化作用;此外,EPS与SMPs有很好的相关性.作者采用SPSS软件对污泥性质与膜污染之间...     

AnMBR处理高盐榨菜废水的运行效能及膜污染特性

为了解决高盐榨菜废水的处理问题,对厌氧膜生物反应器(anaerobic membrane reactor,AnMBR)处理高盐榨菜废水的3个运行阶段(盐度提升阶段、负荷提升阶段和排泥运行阶段)的消化性能和膜污染特性进行了研究.结果表明,当盐度由初始的12.9 g?L-1逐渐升高到33.5 g?L-1左右、且负荷维持在0...     

Irreversible fouling during multicycle microfiltration of wastewater effluent

This study focused on irreversible fouling during microfiltration of primary and secondary effluents from municipal wastewater treatment plants. Flow resistances were calculated from the sum of clean membrane resistances, resultant cake layer resistances, and consequent irreversible fouling resistances. Results from a dead-end cell experimental system showed that the accumulated cake resistance was dominating for microfiltration of primary/secondary effluents. Suspended solids in the primary and secondary effluents had a similar compressibility index, n, with a value of approximately 0.5, indicating that they were moderately compressible particles. The value of irreversible resistance is dependent on the intensity of membrane cleaning; however, for a given membrane cleaning strategy, this value steadily increased and reached a maximum after approximately 6 cycles of filtration and cleaning. This study provided an explanation for the significant drop of throughput flux in the early application of membrane processes, and a plateau flux approached correspondingly.     

混凝对二级出水中有机物分布特性的影响

以城市污水处理厂二级出水为研究对象,通过烧杯实验,确定了以三氯化铁(FeCl3)和聚合氯化铝(PAC)为混凝剂时两种混凝剂的最佳投加量,在此基础上采用XAD树脂分离技术和超滤膜法对水中溶解性有机物(DOM)进行分级表征,研究了混凝前后水中DOM的亲疏水特性、分子量分布规律以及比紫外吸收值(SUVA)和E4/E6(A465nm/A665nm)的变化.结果表明,当FeCl3和PAC投加量分别达到30 mg/L和60 mg/L时,可以使出水水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级A标准;FeCl3对含碳碳不饱和双键及芳香环的有机物的去除效果优于PAC;FeCl3对小分子有机物的去除效率更高,而PAC对分子量＞100 000的大分子有机物的去除效果优于FeC13;混凝处理对疏水性有机物的去除效果优于对亲水性有机物的去除效果,同时其对酸性物质的去除效率高于对非酸性物质的去除效率.     

陶瓷膜生物反应器处理生活污水膜污染机理的研究

采用一个经典模型描述了陶瓷膜生物反应器处理生活污水过程中的通量衰减,通过模型参数分析了膜的污染机理.分析结果表明,孔径为50、200和500 nm的陶瓷膜主要由"部分孔堵塞"机理、"完全孔堵塞"机理和"部分孔堵塞"机理控制.实验表明,孔径为200 nm的陶瓷膜较适用于陶瓷膜生物反应器体系.