膜生物反应器中不同阶段微生物群落结构演变的研究

为了研究膜生物反应器（membrane bioreactor, 简称MBR）中微生物群落结构的演变情况,对不同阶段运行状况下(包括培养驯化阶段、初期增长阶段、污泥流失阶段和恢复成熟阶段4个阶段)污泥中的微生物进行了考察。从MBR污泥中提取细菌总基因组DNA,进行聚合酶链式反应变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)图谱的直观分析,以及总细菌的Shannon多样性指数、各污泥样品的相似性分析和聚类分析。研究表明,反应器中的微生物群落比较丰富。不同的阶段状况下,微生物的群落结构变化比较明显,能够比较好地反映MBR的运行状况和系统处理效能的关系,并且发现微生物的群落结构能够随着反应器的运行状况的变化做出调整恢复。     

附着性胞外多聚物对HMBR膜污染控制性能的影响

采用复合式膜生物反应器（HMBR）处理城市生活污水,对附着性胞外多聚物影响HMBR膜污染控制性能的作用机理进行了研究。实验结果表明,HMBR中附着性胞外多聚物、松散附着性胞外多聚物和紧密附着性胞外多聚物的浓度比常规膜生物反应器分别降低了10．0％、43．6％和2．1％。附着性胞外多聚物与膜表面滤饼层污泥比阻的关系较为密切,随着其浓度逐渐降低,滤饼层污泥比阻相应减小。与紧密附着性胞外多聚物相比,松散附着性胞外多聚物对滤饼层污泥比阻的影响程度更深。因此,随着反应器中附着性胞外多聚物特别是松散附着性胞外多聚物浓度的降低,HMBR的膜污染控制性能增强,反应器中膜表面的滤饼层阻力比常规膜生物反应器降低了56．9％。     

曝气对MBBR联合管式膜MBR处理生活污水的影响及膜污染分析

采用移动床生物膜反应器(MBBR)联合管式膜构建气提式管式膜MBR体系用以处理生活污水,考察了曝气对污水处理效果、膜内气液流态及膜过程的影响,探讨了污泥特性的变化及其对膜污染过程的影响机制。结果表明,气提式管式膜MBR体系下膜出水DO浓度高于混合液,且随着曝气量由50 L·h⁻¹提高至150 L·h⁻¹,管式膜内气含率由0.33增至0.60并呈“活塞流”流态,操作周期由6~7 d延长至17 d,膜污染速率由1.54 kPa·h⁻¹降至0.21 kPa·h⁻¹,临界通量显著增大;同时,MBBR混合液中EPS总量呈减小趋势,但MBBR内悬浮污泥粒径变小,且膜表面EPS中PN/PS比例显著高于MBBR混合液。膜表面污染阻力构成分析表明,气提式管式膜MBR体系下容易发生膜孔堵塞,膜污染以不可逆污染阻力为主。     

水力停留时间对膜生物反应器膜污染的影响

为考察水力停留时间(hydraulic retention time, HRT)对膜生物反应器(membrane bioreactor, MBR)体系内的混合液特性和膜污染的影响,对兰州某生活污水处理厂生化尾水进行了浸入式中空纤维MBR现场实验。结果表明,在HRT由6 h逐渐升高至12 h的过程中,胞外聚合物(extracellular polymeric substances, EPS)中大分子质量颗粒物的比例、溶解性微生物产物(soluble microbial products, SMP)的含量和污泥的Zeta电位分布均逐渐增大。同时,EPS多糖含量、污泥粒径和黏度均出现逐渐降低的趋势,这些因素可能共同作用导致膜组件的运行时间缩短、过膜压差(transmembrane pressure, TMP)快速增大,最终致使膜污染进程的加快。在HRT为6 h、膜通量15 L·(m²·h)⁻¹、污泥质量浓度为4 000 mg·L⁻¹的条件下,中空纤维式MBR处理生化尾水可以获得较好的混合液特性和处理效果。     

钙离子对短期膜污染的影响

以处理生活污水的平板膜-生物反应器为依托,通过将进水调配成30、200和500 mg/L 3种不同的钙离子浓度,考察钙离子对短期膜污染的影响。结果表明,随着钙离子浓度的增加,TMP增长趋势变小,膜污染得到缓解;钙离子浓度为200 mg/L时,膜的渗透性最好,而过高的钙离子浓度并不利于降低膜污染。钙离子的投加强化了生物絮凝作用,可以降低SMP和LB-EPS的含量,主要通过降低外部阻力减缓膜污染;投加钙离子也可以增加絮体的大小,较大的絮体形成的泥饼有更好的过滤性,然而过高的钙离子浓度会使无机颗粒的量增加,造成平均粒径下降,将会加重内部污染,进而加剧膜污染。     

盐类对模拟胞外聚合物(EPS)膜污染的影响

实验旨在研究盐类对模拟胞外聚合物(EPS)溶液在超滤和微滤过程中膜污染影响,通过添加与无添加盐类的模拟溶液的比较,研究盐类对EPS膜过滤在死端过滤过程的影响。实验考察了不同模拟溶液的膜通量衰减情况和滤饼比阻,并利用Hermia模型对实验数据进行拟合分析验证膜污染机理。实验结果表明,在超滤过程中,Ca2+和Al3+能在一定程度上提高膜通量,降低滤饼比阻,延缓膜污染;在微滤过程中,两者的添加反而降低了初始通量,添加Ca2+后滤饼比阻值反而有所增大;Na+对超/微滤过程影响很小。通过Hermia模型拟合分析发现,在超滤过程中,添加盐和无添加的溶液均以滤饼堵塞机理为主,而在微滤过程中则是以中间堵塞和滤饼堵塞机理为主。     

钙离子存在下胞外聚合物及其模拟溶液在膜污染中的差异

针对膜生物反应器膜污染的问题,为探究模拟物质替代实际物质的可行性,以胞外聚合物(EPS)及其模拟溶液(BSA+SA)为研究对象,对比了钙离子(Ca~(2+))存在下胞外聚合物及其模拟溶液在膜污染中的差异,考察了EPS-Ca~(2+)和BSA+SA-Ca~(2+)在粒径分布、官能团、流变特性和膜污染行为等方面的差异。结果表明:Ca~(2+)使得溶液粒径变大,且EPS-Ca~(2+)的平均粒径大于BSA+SA-Ca~(2+)的平均粒径;不同官能团与Ca~(2+)发生作用导致红外光谱中特征峰发生偏移;BSA+SA-Ca~(2+)水胶体系结构更稳定,随着应变的增大,胶体结构被破坏的程度较轻;在微滤过程中,相同操作条件下,BSA+SA-Ca~(2+)的膜污染现象更为严重。进一步采用Hermia过滤模型拟合发现,EPSCa~(2+)和BSA+SA-Ca~(2+)分别对中间堵塞模型和滤饼层过滤模型的拟合程度最高。上述结果可为膜污染过程中胞外聚合物及其膜污染机理研究提供参考。     

复合式膜生物反应器中胞外聚合物提取方法综合评价

采用高速离心法、超声法、阳离子交换树脂法(CER)、加热法4种方法提取复合式膜生物反应器(HMBR)中污泥胞外聚合物(EPS),利用化学分析方法结合三维荧光光谱法(EEM)和凝胶渗透色谱法(GPC)对4种方法进行评价.结果表明,采用60℃,30 min加热提取效果最好,而且对细胞破坏小.通过三维荧光光谱图表明4种方法对于类富里酸均有较好的提取效果;对于类腐植酸和类蛋白质,热提取法优于其他3种方法.凝胶渗透色谱法分析表明4种方法提取的EPS分子量(MW)分布变化差别不大,分子量分布范围为100～1 000 000,主要集中在100 ～ 10 000之间.     

漠-生物反应器混合液性质对膜污染影响的研究进展

膜-生物反应器作为一种新型的污水处理和回用技术。近年来在基础研究和实际应用领域都得到广泛关注，但是影响其长期稳定运行的膜污染问题却一直没有得到深入研究和解决。混合液特性是影响膜污染控制的重要因素。从混合液理化性质（组成、功能、结构和环境因素）和生物学性质（微生物群落结构、微生物功能特征）2个方面进行介绍，综述了目前关于混合液性质与膜污染关系的研究现状。目前的研究虽然取得一定进展，但在相关性分析、群落特征与膜污染关系、污染层形成机理等方面仍存在许多不足。     

平板膜-生物反应器净化微污染水源水的研究

利用平板膜-生物反应器恒流运行处理微污染水源水,考察通量为18、25及30 L/m2·h时其运行特性及有机物和氨氮的去除效果.结果表明:3个工况对COD的去除率分别为78.7%、76.9%和80.4%,出水COD低于15 mg/L;3个工况对NH4 -N的去除率分别为90.4%、87.4%和92.8%,出水NH4 -N低于0.5 mg/L;3个工况对UV254的去除率分别为27.5%、28.2%和48.1%.胞外聚合物(EPS)的研究结果表明,其与膜污染之间并没有显著关系,运行通量的选择是影响膜污染和操作运行的一个重要原因.     

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。     

膜-生物反应器混合液性质对膜污染影响的研究进展

膜-生物反应器作为一种新型的污水处理和回用技术,近年来在基础研究和实际应用领域都得到广泛关注,但是影响其长期稳定运行的膜污染问题却一直没有得到深入研究和解决.混合液特性是影响膜污染控制的重要因素,从混合液理化性质(组成、功能、结构和环境因素)和生物学性质(微生物群落结构、微生物功能特征)2个方面进行介绍,综述了目前关于混合液性质与膜污染关系的研究现状.目前的研究虽然取得一定进展,但在相关性分析、群落特征与膜污染关系、污染层形成机理等方面仍存在许多不足.     

不同状态下的同一污泥胞外聚合物提取方法研究

以由厌氧污泥向好氧污泥转变前后2种不同状态下的污泥为研究对象,采用5种不同方法对污泥胞外聚合物(EPS)进行了提取实验。实验结果表明,NaOH法提取的EPS含量最高,但会导致胞内物质泄漏。CER和离心提取法较温和,但EPS产量不高。甲醛-NaOH和H2SO4法提取的EPS含量较高,且无大量细胞自溶发生,是有效的EPS提取方法。厌氧污泥转变为好氧污泥后蛋白质/多糖(PN/PS)比例有所增加,表明EPS各组分含量发生改变。红外分析表明厌氧污泥转变为好氧污泥前后EPS中主要组成成分没有发生改变,但各成分含量有所增加,特征明显的峰表明EPS中存在蛋白质、多聚糖。     

序批式膜生物反应器(SMBR)处理生活污水的研究

实验模拟生活污水,考察了连续式膜生物反应器(continuous membrane bioreactor,CMBR)和序批式膜生物反器(sequencing batch membrane bioreactor,SMBR)的膜污染和污染物去除效果.结果表明CMBR和SMBR出水COD的平均浓度分别为15.42 mg/L和...     

废水生物处理领域中胞外聚合物的研究进展

胞外聚合物(EPS)是活性污泥的主要组成部分,可影响污泥的表面特性(污泥混合液疏水性和Zeta电位等)、生物絮凝、沉降及脱水等性能.就近年来国内外对EPS空间结构、组成成分、物理化学性质等方面的研究进行了归纳,并结合相关学者的研究成果,综述了EPS在生物膜形成、污泥颗粒化、重金属吸附、生物除磷、膜污染等废水生物处理领域中的研究进展.     

活性污泥胞外聚合物提取方法研究

考察4种方法(蒸气法、EDTA法、NaOH法和搅拌法)对3种活性污泥(可乐厌氧活性污泥、可乐好氧活性污泥和市政污水污泥)胞外聚合物的提取效率,对比分析了各提取方法对不同样品提取所得胞外聚合物的组成影响,结果表明,EDTA法提取多糖的效率最高,提取市政污水污泥、可乐好氧活性污泥和可乐厌氧活性污泥胞外聚合物糖分别在8.3、16.7和9.7 mg/g VSS左右;NaOH提取蛋白质的效率最高,提取市政污水污泥、可乐好氧活性污泥和可乐厌氧活性污泥胞外聚合物蛋白质分别为:3.15、0.55和5.57 mg/g VSS.对于3种不同种类污泥,EDTA法提取EPS总量效率最高,分别为市政污水污泥10.7 mg/g VSS、可乐好氧活性污泥16.8 mg/g VSS和可乐厌氧活性污泥9.97 mg/g VSS,分别比效率最低的搅拌法高出5倍、5倍和3倍.     

京杭运河杭州段水体污染和细菌群落结构特征

为了解人类活动对城市河道水体污染和细菌群落的影响,选取京杭运河杭州段进行了分季节采样研究。测定了水体的环境与水质参数,分析了细菌丰度、胞外酶活性和群落结构变化。结果显示,从上游到下游,水体中高锰酸盐指数、氨氮、总氮以及细菌丰度和β-葡萄糖苷酶活性大体呈递增趋势,冬季水体总体污染水平及细菌丰度均显著高于其他季节。水体中细菌的主要种类集中在变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacterioidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)和蓝藻门(Cyanobacteria),所占比例分别为37.8%、24.3%、18.9%、10.8%和8.1%,属于黄杆菌(Flavobacterium)、厚壁菌(Firmicutes bacterium)和放线菌(Actinobacterium)的细菌是水体中大多数时间的优势细菌。限制性排序分析显示,水体细菌群落结构从上游到下游差异明显,高锰酸盐指数和总氮是关键影响因子。杭州市区由人类活动产生的污染物输入是京杭运河杭州段的主要污染源,水体细菌群落对水体污染物的变化有着明显的响应。     

膜生物反应器中膜污染的研究

研究了膜生物反应器的膜污染过程中，膜平均通量的下降与污泥浓度之间的关系，发现在一定的膜面流速下，膜平均通量的下降与污泥浓度增加成对数关系；随着污泥浓度的增加，膜污染速度加快，泥饼阻力成为膜稳态通量的主要控制因素。