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.     

BP神经网络在水处理工艺中的应用研究

在污水处理系统中进行了基于BP神经网络的活性污泥系统、臭氧活性炭系统建模方面的研究，这些模型的建立使得污水处理系统在线智能控制成为可能。在膜分离系统中进行的基于BP神经网络的膜通量、膜透压的预测模型研究，为膜过滤单元和水厂的优化设计提供了一种简便的方法。     

膜-生物反应器中活性污泥沉降性能与膜污染相关性研究

结合连续流小试，对膜．生物反应器运行过程中，活性污泥沉降性能的变化及其对膜污染的影响进行了研究．结果表明，随着运行时间的增长，该系统内丝状菌大量繁殖，活性污泥沉降性能变差，SVI值升高．随之，膜过滤压差(过滤阻力)平均上升速率有所增加，膜过滤周期缩短．膜过滤压差的“两阶段性(平缓上升期和加速上升期)”变化规律趋于明显，平缓上升期和加速上升期的膜过滤压差上升速率随污泥SVI值的升高分别呈现下降和上升的趋势．污泥沉降性能的变化对膜污染过程产生明显影响．电镜观察表明，污泥沉降性能对膜过滤压差的影响与膜面污染层的结构和厚度有关．     

AS-SMBR与BPAC-SMBR运行特性的比较研究

在完全相同的进水和操作条件下,考察了添加粉末活性炭(PAC)的生物活性炭浸没膜生物反应器(BPAC-SMBR)与常规的活性污泥浸没膜生物反应器(AS-SMBR)的运行特性.研究比较了2类反应器在长期运行条件下的膜通透性和活性污泥混合液特性,并就ρ(PAC)对膜过滤阻力的影响及2个体系的抗冲击负荷能力进行了分析.结果表明:BPAC-SMBR的过滤性能要优于AS-SMBR,其主要原因来自于反应器内活性污泥混合液特性的差异;随着ρ(PAC)的提高,膜过滤阻力的降低幅度依次减小;与AS-SMBR相比,BPAC-SMBR具有更强的抗冲击负荷能力.      

多孔膜过滤的颗粒输移模型研究现状及展望

多孔膜过滤应用于水处理时,进水中的颗粒物可能会在膜表面吸附,使水流通道逐步缩小甚至完全堵塞,造成严重膜污染。因此,重点关注了水体颗粒物在多孔膜过滤系统中传质所引发的多层吸附和通道阻塞现象,并对描述污染过程的数值模型进行了综述。按照模拟尺度,现有模型可分为宏观、介观和微观模型3类。由于膜污染是颗粒-水流、颗粒-膜表面和颗粒-颗粒3种作用相互竞争的结果,因此完备的颗粒输移模型需要能够同时详细描述这3种相互作用。然而对于实际膜法水处理系统,现有模型还难以达到要求。据此,对未来膜污染模型和实验验证工作的发展需求作了简要概述,以期为水厂膜污染的控制提供参考。     

分离高浓度污泥产酸发酵液的自生动态膜形成机制

采用自生生物动态膜分离高浓度污泥发酵液,研究了动态膜的形成过程及其对污泥发酵液的分离效果.结果表明,自生动态膜的形成过程受污泥浓度的影响较小,污泥浓度仅影响初始膜通量,不影响稳定时的膜通量.膜通量随着滤布孔径和搅拌速度的增大而增大.动态膜的形成过程符合死端过滤模型,分别由以下4个过程构成:先通过与膜基材孔径相似的污泥颗粒堵塞膜基材孔,其后在膜基材上形成单层污泥,进而在膜基材上形成多层污泥,最后,大颗粒污泥继续沉积到污泥层上.动态膜形成后,对污泥颗粒和溶解性COD(SCOD)的截留率分别为98%和28%,对挥发性脂肪酸(volatile fatty acids,VFAs)的渗透率在82%以上,胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)中的蛋白质是动态膜的主要成分.     

管式反应器石灰雾液脱硫的数学模拟

建立的一维管式反应器雾液脱硫模型是对蒸发和吸收过程的耦合，以膜理论为基础的吸收机理同时考虑了含硫组分的离解、扩散、反应和固体颗粒的溶解。参数敏感性分析表明，对系统脱硫率影响最显的是出口干湿球温差，石灰颗粒粒度和入口ＳＯ２浓度、传质过程的分析表明，反应开始阶段液膜扩散和固体溶解阻力均存在，而气膜扩散在整个反应过程中都起着重要作用。     

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.     

PAC强化MBR工艺处理效果的研究进展

膜生物反应器（MBR）是将膜分离技术与活性污泥法相结合而形成的废水处理工艺。由于MBR具有较高的去除率使其被广泛地应用于废水处理中,但是膜堵塞和膜污染问题依旧是阻碍MBR工艺进一步推广的主要原因。颗粒活性炭（PAC）具有高的比表面积,其较强的吸附能力可有效地缓解MBR工艺运行过程中膜堵塞和膜污染问题。通过总结近年来对膜碳生物反应器（PAC-MBR）的研究进展,分析了影响MBR工艺的影响因素（pH、HRT、SRT、曝气量、SS）,综述了PAC-MBR联合工艺对废水中氨氮、BOD₅、COD、TC、TN、浊度的处理效果。     

金属膜生物反应器处理生活污水膜污染的影响因素

采用浸没式平板金属膜生物反应器处理模拟生活污水,考察好氧与缺氧/好氧(anoxic/oxic, A/O) 2种运行模式下ρ(MLSS)和污泥粒径分布对膜过滤性能的影响及膜过滤阻力的组成. 结果表明,对于好氧膜生物反应器,存在一个能获得良好膜过滤性能的ρ(MLSS)范围; 好氧模式下膜过滤阻力主要为滤饼层阻力,且滤饼层能通过在线药洗或机械清洗较好地去除,系统在膜通量为0.80～1.00 　m3/(m2·d)下未进行离线药洗连续运行115 d. A/O模式下膜过滤阻力主要为内部阻力; A/O循环导致污泥破碎解体,产生大量微小粒子,在膜孔内形成吸附和堵塞,使膜过滤性能急剧下降,为维持系统运行,A/O阶段将膜通量从1.00 　m3/(m2·d)降至0.50 　m3/(m2·d),并进行了15次膜清洗.      

膜生物反应器对白斑综合症病毒的去除研究

研究了不同孔径的膜生物反应器对游离白斑综合症病毒(white spot syndrome virus,WSSV)的截留效果,对不同膜生物反应器的进水、上清液、出水进行荧光定量PCR检测.结果表明,0.45 μm孔径的膜组件对磷酸缓冲液中WSSV的去除量仅0.6 lg;0.22 μm孔径的膜对WSSV病毒的去除量为1.18 lg;0.1 μm孔径的膜对WSSV的去除量为5.5 lg.进一步研究表明,在养殖废水中添加游离的WSSV时,随着时间的延长,膜组件的生物样物质对WSSV去除起了重要的作用;孔径为0.45 μm的膜生物反应器,对WSSV的去除量也达到5.35 lg;3种不同孔径膜生物反应器中运行12h后,对WSSV的去除率并没有显著差异.     

膜生物反应器中污染物去除途径及膜过滤性能

采用一体式悬浮生长型和附着生长型膜生物反应器(MBR)处理微污染水源水,主要考察了两种MBR对污染物的去除途径和膜过滤性能。结果表明,两种MBR对主要污染物高锰酸盐指数和NH4+-N均有良好的去处效果,去除率分别达到66%和94%以上。悬浮生长型MBR的去除效果稍强于附着MBR,因为前者的生物量要高于后者。两种MBR的生物去除和膜去除对去除效果都有重要贡献,而膜去除是获得良好的出水水质的保证。曝气量对两种MBR的污染物去除效果没有明显影响,一定范围内增大曝气量会提高生物去除的比例。悬浮生长型MBR的膜污染速率要比附着生长型快得多,但运行稳定后,两者的膜比通量大致相当。     

溶解性微生物代谢产物对膜污染的影响与控制研究

引起膜污染的因素主要有污泥特性、运行参数、膜材料和进水特性。尽管国内外学者对膜污染进行了大量的研究,但对其影响因素仍然感到非常困惑,主要是因为膜污染物和活性污泥特性异常复杂。膜污染现象增加污水处理运行和维修费用,是限制膜生物反应器（MBR）在污水治理方面广泛应用的主要障碍,其中微生物代谢产物（EPS、SMP）是引起膜污染的主要物质。在论述了溶解性代谢产物（SMP）对膜污染影响的基础上,着重从减少SMP的角度介绍了缓解膜污染的控制措施。     

Mechanism of calcium mitigating membrane fouling in submerged membrane bioreactors

Two parallel membrane bioreactors (MBRs) were operated under different calcium dosages (168.5, 27 mg/L) to gain a better understanding of the mechanism of retarding membrane fouling by adding calcium. The results showed that the particle size of sludge flocs increased and the particle size distribution tended to be narrow at the optimum dosage (168.5 mg/L). Calcium was effective in decreasing loosely bound extracellular polymeric substances (LB-EPS) in microbial flocs and soluble microbial products (SMP) in the supernatant at the dosage of 168.5 mg/L by strengthening the neutralization and bridging of EPS with flocs. Furthermore, the amount of COD_S and COD_C decreased in both the mixed liquor and the fouling cake layer on the membrane surface. In order to compare the filtration characteristics of cake layers from the MBRs with the two calcium dosages, the specific cake resistance and the compressibility coefficient were measured. The specific cake resistance from the MBR with optimum dosage (168.5 mg/L) was distinctly lower than that with low dosage (27 mg/L). The compressibility coefficient of the cake layers under two dosages were respectively attained as 0.65, 0.91. Scanning electron microscopy (SEM) and three-dimensional confocal scanning laser microscope analysis (CLSM) images were utilized to observe the gel layer directly.     

不同污泥龄膜生物反应器内微生物的群落结构特征

为研究不同污泥龄MBR(膜生物反应器)内的微生物群落结构特征,构建了SRT(污泥龄)分别为10、20、40和80 d的4个平行的MBR,通过PCR-DGGE技术获得各MBR内微生物的DNA指纹图谱,并对条带进行切胶测序. 结果表明,SRT不影响MBR对废水的处理效果,不同SRT下MBR对NH₄+-N和COD_Cr的去除率均能达到90%以上. DGGE结果表明,在运行过程中,各MBR内的微生物群落结构均发生了明显变化,并且不同SRT的MBR内总细菌群落结构变化特征相同;SRT影响同一微生物在各MBR中的出现速率;总细菌Shannon-Wiener多样性指数和丰富度指数均随着SRT的增加而升高,SRT为80 d的MBR内Shannon-Wiener多样性指数最高. 测序结果表明,不同SRT的MBR内的优势种属不同,其中Arcobacter sp.、beta proteobacterium及Thiothrix sp.为不同SRT的MBR中共同存在的关键菌属,对MBR的运行起着重要作用.      

膜生物反应器污染及防控方法研究进展

膜生物反应器因其在工业废水处理领域的技术优势已引起人们的广泛关注。但由于工业水体中繁杂污染物形成的复杂膜污染,以及对应高能耗的运行模式,制约了MBR在工业废水处理中的应用。因此,从MBR的污染机制和防控方法角度,综述了近年来国内外关于MBR膜污染形成的影响因素以及相关污染机制。并在污染机制的基础上,探讨了对应的防控方法,重点阐述了改善活性污泥性质促进膜污染防控的相关研究。     

Effect of sludge retention time on sludge characteristics and membrane fouling of membrane bioreactor

Three identical membrane bioreactors (MBRs) were operated over 2 years at different sludge retention time (SRT) of 10 d, 40 d and no sludge withdrawal (NS), to elucidate and quantify the effect of SRT on the sludge characteristics and membrane fouling. The hydraulic retention times of these MBRs were controlled at 12 h. With increasing SRT, the sludge concentrations in the MBRs increased, whereas the ratio of volatile suspended solid to the total solid decreased, and the size of sludge granule diminished in the meantime. A higher sludge concentration at long SRT could maintain a better organic removal efficiency, and a longer SRT was propitious to the growth of nitrifiers. The performance of these MBRs for the removal of COD and NH₄⁺-N did not change much with different SRTs. However, the bioactivity decreased as SRT increase. The measurement of specific oxygen uptake rates (SOUR) and fluorescence in situ hybridization (FISH) with rRNA-targeted oligonucleotide probes testified that SOUR and the proportion of the bacteria-specific probe EUB338 in all DAPI-stainable bacteria decreased with increasing SRT. The concentrations of total organic carbon, protein, polysaccharides and soluble extracellular polymeric substance (EPS) in the mixed liquor supernatant also decreased with increasing SRT. The membrane fouling rate was higher at shorter SRT, and the highest fouling rate appeared at a SRT of 10 d. Both the sludge cake layer and gel layer had contribution to the fouling resistance, but the relative contribution of the gel layer decreased as SRT increase.     

平板膜-生物反应器中膜的优选

将膜特性与膜-生物反应器(MBR)运行状况相结合,进行3种膜的优选. 对3种膜进行膜表面形态、孔径、孔隙率及水通量、临界通量的测定,同时将其置于MBR中进行短期高通量连续恒流运行及长期低通量间歇恒流运行,考察2种运行模式下的跨膜压差(TMP)平均增长率(Δp). 结果表明:具有平整表面、最小孔径、高孔隙率、高水通量以及高临界通量的A膜在MBR长期运行中表现出最低的膜污染速率,因此确定A膜为3种膜中的最优膜;在优选具有工程适应性的膜时,应采用长期间歇恒流运行的方法.      

奥林匹克公园网球中心污水处理工程中不同组件的膜生物反应器对比研究

奥林匹克公园网球中心污水处理工程主体处理工艺为两套膜生物反应器,两套膜生物反应器并联运行,膜组件分别采用板式膜和管式膜。对两套不同组件的膜生物反应器进行对比研究,结果表明:出水水质均较好;与板式膜膜生物反应器相比,管式膜膜生物反应器流程复杂、清洗过程繁琐、膜分离单元电费和药剂费高,但是维修更换简便。     

一体式膜生物反应器的膜污染及对策

膜污染是一体式膜生物反应器运行中不可避免的问题。膜污染主要是污水中的污染物、微生物及其产生的胞外聚合物(EPS)、可溶性代谢产物 (SMP)类物质引起的。通过合理的设计及加强运行管理 ,结合有效的反冲洗和清洗措施 ,能够最大限度避免膜污染和恢复膜通量。