膜-生物反应器中荧光物质对膜污染的影响

采用三维荧光(EEM)技术对膜-生物反应器(MBR)运行过程中进出水、膜面溶解性污染物、溶解性微生物(SMP)和胞外聚合物(EPS)进行分析,并对各运行条件下荧光强度与膜污染速率进行比较.结果表明:各工况膜污染顺序为工况1(0.55 kPa/d)<工况3(1.37 kPa/d)<工况2(1.71 kPa/d)<工况4(3.69 kPa/d),SMP中的类蛋白质和类富里酸,以及EPS中的类蛋白质和类腐殖酸,均与各工况膜污染速率呈一致的变化趋势,而膜面溶解性污染物中的类蛋白质荧光峰则与膜污染速率没有明显的关系,说明在膜表面积累的荧光物质可能与其他有机物共同作用影响了膜污染速率.      

淹没式膜生物反应器中膜污染机理的研究

为减小微生物絮体对膜的污染,设计了一种具有沉降室的膜生物反应器,膜A与膜B分别淹没在上清液和污泥混合液中以相同的抽吸方式运行,与预期结果相反,膜A比膜B的污染速度还快．为探讨膜污染机理,考察了污泥混合液中不同组分对膜污染的影响,利用扫描电镜和原子力显微镜分析了膜面污染层的特征．结果发现,在污泥混合液与上清液中膜面污染层在微观结构上存在显差异,其方差平均粗糙度Rms分别为132．3nm和75．2nm．经膜污染机理分析认为：微生物絮体和大分子有机物会在膜面形成污染层,该污染层作为“二次膜”影响膜过滤性能．上清液中细小的微生物絮体和大分子有机物形成的污染层相对致密,会加剧膜污染．     

清洁生产思想在MBR膜污染控制中的应用

膜污染是限制膜生物反应器大规模应用的关键所在，本文试图将现代清洁生产的思想应用到膜污染控制之中。采取从源头控制、过程控制以及末端治理相结合的全过程控制方法，最大限度地减缓膜污染，从而加快MBR在实际工程中的应用。     

不同填料对减缓MBR膜污染影响的研究

膜生物反应器(MBR)由于存在膜污染问题,使水通过膜的阻力增加,过滤性下降,导致膜通量下降或跨膜压差升高,增加运行费用,限制了其进一步推广应用.通过向MBR中投加填料可以改善膜组件性能、优化系统运行条件以及改善混合液特性,从而减缓膜污染.重点分析了颗粒填料、悬浮填料和絮凝剂的投加对膜污染减缓的影响,进一步展望了可用于改善MBR系统填料的研发价值以及该工艺在污水处理和中水回用领域的良好前景.     

常温厌氧MBR中微生物群落结构与膜污染研究

为考察微生物群落结构与膜污染的关系,在常温下运行厌氧膜生物反应器,并应用末端限制性片段长度多态性分析(T-RFLP)技术,对膜丝表面微生物群落结构变化进行了研究,同时考察了微生物群落结构变化与反应器中溶解性微生物产物(SMP)、胞外聚合物(EPS)的关系.结果表明:在常温状态下膜污染周期约为18d,CODCr的去除率约为93%,运行效果稳定;微生物代谢产物的浓度随着微生物种群的演替呈逐渐升高的趋势,加速了膜污染进程;膜压(pTM)处于缓慢上升期时,膜丝表面微生物优势菌群为Raoultella、Owenweeksia hongkongensis,膜压(pTM)处于稳定上升期时,膜丝表面的优势菌群演替为 Delftia acidovorans、Halothiobacillus neapolitanus,最后当膜压(pTM)处于快速上升期时,bp78的微生物成为了膜丝表面的顶级群落.膜压(pTM)处于缓慢上升期和稳定上升期时,膜压(pTM)与微生物群落结构的多样性呈显著正相关;膜污染进入快速上升期时,膜丝表面出现了顶级群落,此时微生物群落多样性明显降低且与膜压升高呈弱相关;膜丝表面微生物群落均匀度随着膜压(pTM)的升高呈现出先增高后降低的趋势,膜丝表面微生物群落经历了不断附着,相互竞争至顶级群落出现的演替过程.     

生物膜MBR反应器和MBR反应器处理洗涤废水比较

比较生物膜MBR反应器和MBR反应器处理洗涤废水的效果。结果表明,两个系统对COD、LAS及氨氮的去除均具有良好的处理效果。和MBR反应器相比,生物膜MBR反应器的运行条件要好。生物膜MBR反应器的运行条件:水力停留时间(HRT)4～4.5h,气水比351∶,而MBR反应器的运行条件:水力停留时间(HRT)9～10h,气水比451∶。通过两个反应器抗冲击负荷实验的研究,结果表明,在进水水质相同的条件下,就膜生物反应器的上清液而言,生物膜MBR反应器具有更好的抗冲击负荷能力。     

两种膜生物反应器处理印染废水的对比试验研究

针对印染废水成分复杂、色度大、浓度高且生物难降解物质多等特点,采用了混凝沉淀法对印染废水进行预处理,而后分别采用新型海藻式膜生物反应器(MBR)和传统帘式膜生物反应器对印染废水进行活性污泥法处理试验研究。通过对化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、氨氮(NH3-N)、总氮(TN)、总磷(TP)、色度、浊度等水质指标连续进行测定、分析与处理,考察两种膜生物反应器对印染废水的降解效果,并观察系统运行情况和膜组件污染状况。试验结果表明:海藻式MBR对印染废水的处理效果良好,出水浊度低于0.3NTU,对COD、BOD、色度、氨氮、总氮的去除率分别可达90%、94%、91.4%、87.8%、86.4%。海藻式MBR在各项指标上均明显优于传统帘式MBR,且能够降低MBR膜丝根部的污染,清洗更方便、更有效。     

不同污泥龄下MBR内SMP对膜污染的影响

采用3套膜生物反应器(MBR)研究不同污泥龄下溶解性微生物产物(SMP)对膜污染的影响。结果表明,随着污泥龄的延长,上清液中SMP的质量浓度逐渐降低,SMP中多糖和蛋白质含量与总SMP的变化趋势相同,也逐渐降低。高分子组分及疏水性有机组分占总SMP比例逐渐升高。而膜污染层中SMP的变化与上清液中SMP存在差异性。通过对上清液及膜污染层中SMP与膜污染速率进行相关性分析,结果表明上清液中SMP含量及性质与膜污染速率相关性不显著,而膜污染层中SMP质量浓度、多糖、高分子组分以及疏水性酸性组分对膜污染有显著影响。     

低温时污泥膨胀对MBR中膜污染的影响

通过一体式膜生物反应装置考察了在低温条件下发生污泥膨胀过程中反应器的运行效果和膜污染的情况,并从微生物角度分析了引起膜污染的因素.结果表明,低温时COD上清液和出水平均去除率分别为85%和92%,发生丝状菌污泥膨胀后去除率变化不大.MBR中丝状菌污泥膨胀形成的过程中,污泥沉降性变差,丝状菌丰度（FI）由2增加到5,丝状菌伸出絮体形成网状结构.低温时膜操作压力随时间呈直线变化,膜组件的水力清洗周期为15 d.在丝状菌大量繁殖时缩短到7 d,膜污染严重.通过测定活性污泥的特性,发现膨胀污泥的胞外聚合物（EPS）总量是正常污泥的3倍,污泥絮体相对疏水性（RH）随FI的提高而增大.EPS和RH增大后会引起更多物质沉积到膜表面,使膜污染速率提高,膜的运行周期变短.进一步的分析表明,混合液粘度、Zeta电位、污泥絮体形态也是影响膜污染的因素.     

AF-MBR处理海水养殖废水性能及膜污染特性

为了考察缺氧滤池-膜生物反应器（AF-MBR）对海水养殖废水的处理效果,在膜生物反应器中投加聚氨酯悬浮性填料,并以独立运行的膜生物反应器作为对照.结果表明,组合反应系统的总氮去除率和总有机碳（TOC）去除率分别为92%和90%,高于对照膜生物反应器的86%和85%.并且,前置缺氧滤池和填料的投加也明显缓解了膜污染.通过对两个反应器提取的溶解性微生物产物（SMP）和细胞胞外聚合物（EPS）进行红外光谱和三维荧光光谱的测定,确定了蛋白质和多糖为主要的膜污染物质,并且膜污染物质的减少缓解了膜污染现象.     

膜生物反应器中膜污染机理和控制研究新进展

膜生物反应器(MBR)相比于传统活性污泥法具有出水水质好、设备占地面积小、剩余污泥产率低和便于自动控制等诸多优点,在污水处理和回用方面极具发展前景。然而膜污染是制约MBR广泛应用的最大障碍。文章着眼于总结MBR中膜污染机理和控制的研究新进展。介绍了MBR中膜污染的分类、污染机理和膜污染影响因素的研究概况,在此基础上,综述了MBR膜污染控制方法方面的进展,并对MBR中的膜污染机理和控制的研究发展方向做了展望。     

浸没板式MBR处理生活污水造成膜堵塞的关键因素

采用浸没板式膜生物反应器对大学学生宿舍与食堂混合排水进行处理,试验系统应用A/O工艺,设置硝化槽与反硝化槽,日处理生活污水4 m3.当进水ρ(BOD₅)和ρ(COD_Cr)分别为90～450和120～900 mg/L时,出水ρ(BOD₅)和ρ(CODCr)分别为5～25和8～45 mg/L,去除率均较高.同时对膜污染进行了试验研究,阐述了ρ(MLSS),污泥粒径分布以及原水成分造成膜污染的机理.发现污泥粒径分布随ρ(MLSS)变化而发生改变,当ρ(MLSS)达到20.000 g/L以上时,污泥粒径明显减小,同时可导致膜污染的细微颗粒分布相对增高,这一现象得到ρ(MLSS)超过20.000 g/L时膜污染加剧的试验验证.      

膜生物反应器中膜组件性能的对比研究

膜生物反应器中不同膜组件对废水的处理效果不同。论文主要对膜生物反应器中分别产自日本和德国的聚乙烯中空纤维膜膜组件处理生活污水的情况进行了考察,在给定的水力停留时间、污泥浓度、pH值等参数的条件下,对其膜组件性能进行了对比研究。通过对生活污水的降解试验发现,在相同的条件下,两种膜组件在浊度的去除方面均达到100%,并且系统处理出水COD均<50mg/L,去除率可分别达到86%和85%,但对氨氮去除两者均未达到60%,另外两种膜组件的膜通量的衰减相差较大,日本膜组件的衰减较缓慢而德国膜组件的衰减很快。     

温度对膜生物反应器运行特性及膜污染的影响

温度对膜生物反应器（MBR）污染物去除效果和膜污染速率都有很大的影响。采用两套相同的MBR蓑置在冬季运行,其中一套维持20℃的恒温,另一套水温与周围环境相同。对两套装置处理效果及膜污染速率进行对比,并通过反应器中溶解性微生物产物（SMF）、胞外聚合物（EPS）含量、污泥粒径分布扣膜面污染物的比较,分析温度对MBR运行的影响。研究结果表明膜对污染物的截留能有效补偿低温时微生物作用的不足,因此低温对出水水质并没有显著的影响。此外,低温时虽然SMP和EPS的释放增加,但并没有引起膜污来的加剧。相反地,低温时污泥粒径较高温时小,而粒径较大的颗粒更易沉积于膜表面,因此低温时膜面固体物质含量较低,膜污染速率反而比高温时低。     

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.     

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%.     

基于膜特征参数变化的蛋白质超滤过程膜污染研究

为进一步研究多种蛋白质体系超滤过程的膜污染机制,采用切割相对分子质量为50×103的聚醚砜(polyethersulfone,PES)超滤膜,对溶菌酶(lysozyme,LYS)、牛血清蛋白(bovine serum albumin,BSA)、LYS+BSA等3种不同蛋白质溶液的超滤过程进行了研究.运用接触角仪、场发射扫描电镜(field emission scanning electron microscope,FESEM)、原子力显微镜(atomic force microscope,AFM)测定了不同污染阶段膜特征参数的变化.结果表明,超滤膜通量变化明显呈现3个阶段:初期(约0~5min)衰减迅速、中期(约5~60 min)衰减缓慢、后期(约60~120 min)趋于稳定;整个超滤过程中,LYS污染膜的通量衰减幅度最大,LYS+BSA次之,BSA最小.膜特征参数变化表明:LYS对膜的初期污染主要以膜孔窄化为主,中期污染由膜孔堵塞和膜孔窄化共同控制;BSA初期膜污染以膜孔堵塞为主,中期污染以膜孔窄化为主;滤饼层过滤是BSA、LYS后期膜污染的主要机制.LYS+BSA二元混合溶液中的LYS对膜污染的产生起主导作用.