厌氧膜生物反应器污泥组分对膜污染的影响

对一体式厌氧膜生物反应器污泥进行离心分离,考察污泥各组分和膜污染的特性之间的关系.通过对已有理论模型进行变形,推导出阻力的数学模型方程式,并分析了膜通量、膜阻力的变化.同时对混合液悬浮固体进行了颗粒粒径分析,并与好氧膜生物反应器的污泥颗粒进行了对比分析.结果表明,污泥混合液悬浮固体形成阻力占膜总阻力的70%,胶体物质形成阻力占22%,溶解性物质形成阻力占8%.     

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．     

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．     

Relationship between sludge settleability and membrane fouling in a membrane bioreactor

The evolution of activated sludge settleability and its relationship to membrane fouling in a submerged membrane bioreactor were studied at a lab-scale equipment fed with synthetic wastewater. It was found that sludge volume index (SVI) gradually increased and the sludge settleability was reduced, which was caused by the propagation of filamentous bacteria. With increasing SVI, the average increasing rate of trans-membrane pressure increased, the stable filtration period was shortened, and the two stages (smooth stage and accelerating stage) of the trans-membrane pressure were more obvious. At the same time, the increasing rate of trans-membrane pressure at the smooth stage decreased and the rate at the accelerating stage increased with SVI, respectively. The observation by using scanning electronic microscopes showed the cake layer with loose structure and large thickness formed on the membrane surface due to the appearance of filamentous bacteria and high SVI in sludge. Influence of the sludge settleability on the trans-membrane pressure was related to the structure and thickness of the cake layer on the membrane. Translated from ACTA Scientiae Circumstantiae, 2005, 25(3): 396–400 [译自: 环境科学学报]     

污泥性质对动态膜形成和膜污染的影响

以一体式尼龙筛网动态膜生物反应器（DMBR）为研究体系,探讨了正常污泥、膨胀污泥和解体污泥的动态膜形成和膜污染特点,并从胞外聚合物（EPS）、相对疏水性（RH）、污泥混合液粘度（μ）、接触角这些物化性质角度定量研究膜污染机理.研究结果表明,膨胀污泥由于丝状菌累积导致严重的泥饼层污染;解体污泥由于胶体颗粒和可溶性物质沉积...     

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.     

分置式厌氧陶瓷膜生物反应器处理模拟生活污水试验研究

为强化厌氧系统的处理效能,延缓厌氧膜生物反应器膜污染速率,采用分置式厌氧陶瓷膜生物反应器处理模拟生活污水.结果表明:厌氧反应器UASB经过60 d的启动,可实现对模拟生活污水的良好处理,COD去除率超过90%;耦合膜组件运行后,膜出水COD在22.58 mg·L~(-1)左右,COD总去除率平均为95.53%,甲烷日均产量为352 mL·d~(-1),产率最高达到0.11 m~3·kg~(-1);跨膜压差(TMP)达到26.81 kPa时膜污染严重,周期为14 d,反冲洗能够去除膜表面的泥饼层,有效地延长膜污染周期;对混合液及滤饼层中的多糖和蛋白质浓度进行了分析,结果表明,蛋白质是引起膜污染的主要物质.     

Anoxic gas recirculation system for fouling control in anoxic membrane reactor

Anoxic gas recirculation system was applied to control the membrane fouling in pilot-scale 4-stage anoxic membrane bioreactor(MBR). In the anaerobic-anoxic-anoxic-aerobic flow scheme,hydrophilic polytetrafluoroethylene(PTFE) membrane(0.2 μm, 7.2 m2/module) was submerged in the second anoxic zone. During 8 months operation, the average flux of the membrane was 21.3L/(m2·hr). Chemical cleaning of the membrane was conducted only once with sodium hydroxide and sodium hypochlorite. Dissolved oxygen(DO) concentration in the second anoxic zone was maintained with an average of 0.19 ± 0.05 mg/L. Gas chromatography analysis showed that the headspace gas in the second anoxic reactor was mainly consisted of N2(93.0% ± 2.5%), O2(3.8% ± 0.6%), and CO2(3.0% ± 0.5%), where the saturation DO concentration in liquid phase was 1.57 mg/L. Atmospheric O2 content(20.5% ± 0.8%) was significantly reduced in the anoxic gas. The average pH in the reactor was 7.2 ± 0.4. As a result, the recirculation of the anoxic gas was successfully applied to control the membrane fouling in the anoxic MBR.     

Effect of components in activated sludge liquor on membrane fouling in a submerged membrane bioreactor

Introduction The membrane bioreactors (MBRs) have shown many advantages over conventional activated sludge processes, which apply membrane modules instead of the secondary settle tank to make a better separation of the solids and liquid and have been grea…     

厌氧膜-生物反应器抽吸模式对膜过滤性能的影响

研究了厌氧膜-生物反应器处理酒厂废水时抽吸模式对膜过滤性能的影响,分析了膜通量、膜阻力及阻力分布与时间的变化关系,通过数据拟合得出2种运行模式的通量、阻力随时间变化的数学模型方程式．结果表明,压力递增模式可以有效地提高膜通量;同时该模式运行过程中的膜阻力较低,有利于膜-生物反应器的良好运行．     

浸没式双轴旋转厌氧膜生物反应器处理啤酒废水试验

研究了新型浸没式双轴旋转厌氧膜生物反应器(SDRAnMBR)处理模拟啤酒废水的运行性能.研究结果表明,SDRAnMBR对啤酒废水有较好的处理效果,处理过程负荷提高快,有机物去除率高,系统耐冲击负荷的能力强,而且运行非常稳定.正常运行期间,进水COD在2900～5200mg·L-1,容积负荷为4.97～12.48kg·m-·3d-1(以COD计)时,COD的平均去除率为95.15%.膜截留和三相旋转流的共同作用,加强了在高污泥浓度(MLSS)和高负荷条件下运行时的混合和传质,从而强化了SDRAnMBR在高MLSS和高容积负荷下运行的稳定性和出水水质.     

高温厌氧膜生物反应器处理餐厨废水的启动

以除油后的实际餐厨废水为原料,在高温（50±1）℃条件下利用浸没式纤维膜生物反应器（AnMBR）进行连续厌氧消化试验,以水力停留时间（HRT）20d启动,HRT 15d运行,直到发生膜污染,试验共进行了50d.研究了反应器启动和运行期间的发酵特性和膜过滤性能.研究表明,反应器30d完成了启动,在HRT 15d条件下,甲烷产量达到578L/kgVS_in,COD和挥发性固体（VS）去除率均达到94%以上,膜出水总挥发性脂肪酸（TVFA）浓度为（103±77） mg/L,其中乙酸浓度为（98±28） mg/L.系统pH 8.26,具有良好的稳定性.膜通量设定为9L/（m²·h）,运行30d后发生了明显的膜污染,伴随着反应器内挥发性悬浮固体（VSS）浓度由8.1g/L逐渐增加到18/L.在处理高浓度餐厨废水时,AnMBR可以短时间启动且在8.5kgCOD/（m³·d）的高负荷条件下稳定运行,反应器中污泥浓度和溶解性微生物产物的增加导致膜过滤性能下降是导致膜污染的主要因素.     

高温厌氧膜生物反应器处理餐厨废水的启动

以除油后的实际餐厨废水为原料,在高温（50±1）℃条件下利用浸没式纤维膜生物反应器（AnMBR）进行连续厌氧消化试验,以水力停留时间（HRT）20d启动,HRT 15d运行,直到发生膜污染,试验共进行了50d.研究了反应器启动和运行期间的发酵特性和膜过滤性能.研究表明,反应器30d完成了启动,在HRT 15d条件下,甲烷产量达到578L/kgVS_in,COD和挥发性固体（VS）去除率均达到94%以上,膜出水总挥发性脂肪酸（TVFA）浓度为（103±77） mg/L,其中乙酸浓度为（98±28） mg/L.系统pH 8.26,具有良好的稳定性.膜通量设定为9L/（m²·h）,运行30d后发生了明显的膜污染,伴随着反应器内挥发性悬浮固体（VSS）浓度由8.1g/L逐渐增加到18/L.在处理高浓度餐厨废水时,AnMBR可以短时间启动且在8.5kgCOD/（m³·d）的高负荷条件下稳定运行,反应器中污泥浓度和溶解性微生物产物的增加导致膜过滤性能下降是导致膜污染的主要因素.     

Control of membrane fouling during hyperhaline municipal wastewater treatment using a pilot-scale anoxic/aerobic-membrane bioreactor system

Membrane fouling limits the effects of long-term stable operation of membrane bioreactor (MBR). Control of membrane fouling can extend the membrane life and reduce water treatment cost effectively. A pilot scale anoxic/aerobic-membrane bioreactor (A/O-MBR, 40 L/hr) was used to treat the hyperhaline municipal sewage from a processing zone of Tianjin, China. Impact factors including mixed liquid sludge suspension (MLSS), sludge viscosity (μup), microorganisms, extracellular polymeric substances (EPS), aeration intensity and suction/suspended time on membrane fouling and pollution control were studied. The relationships among various factors associated with membrane fouling were analyzed. Results showed that there was a positive correlation among MLSS, sludge viscosity and trans-membrane pressure (TMP). Considering water treatment efficiency and stable operation of the membrane module, MLSS of 5 g/L was suggested for the process. There was a same trend among EPS, sludge viscosity and TMP. Numbers and species of microorganisms affected membrane fouling. Either too high or too low aeration intensity was not conducive to membrane fouling control. Aeration intensity of 1.0 m³/hr (gas/water ratio of 25:1) is suggested for the process. A long suction time caused a rapid increase in membrane resistance. However, long suspended time cannot prevent the increase of membrane resistance effectively even though a suspended time was necessary for scale off particles from the membrane surface. The suction/suspended time of 12 min/3 min was selected for the process. The interaction of various environmental factors and operation conditions must be considered synthetically.     

丝状菌对膜-生物反应器中膜污染过程的影响

结合动态运行试验,针对丝状菌对膜污染过程的影响进行了跟踪观察和分析.结果显示,丝状菌与膜表面污染物形成过程及结构、附着形式密切相关.丝状菌以黏着、穿透膜材料等固定形式,增加膜表面污染物的附着强度.丝状菌以立体网状结构形式在膜表面污染物形成及其结构中发挥重要作用,严重影响膜-生物反应器的处理能力及膜清洗效率,丝状菌是膜-生物反应器中危害性严重的一类微生物.     

投加粉末活性炭对一体式膜-生物反应器膜污染的影响研究

通过试验考察了粉末活性炭（PAC）对一体式膜-生物反应器中膜污染的影响．在2种类型的污泥（膨胀污泥和非膨胀）中，投加适量PAC可以减轻膜污染，表现为临界膜通量的提高和连续运行中膜污染增长速率的降低．当污泥性质和浓度不同时，最佳PAC投加范围亦不同．PAC投量过大会引起临界通量下降．PAC的投加显著降低了混合液中溶解性物质的浓度，减轻了溶解性物质的吸附和膜孔堵塞污染，并改善了絮体结构．污泥比阻与污泥混合液膜过滤性能之间有很好的相关性，可作为污泥混合液膜过滤性能的快速评价指标．     

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。     

厌氧膜生物反应器处理含盐废水运行效能及膜污染特性

采用厌氧膜生物反应器(anaerobic membrane bioreactor,An MBR)处理模拟含盐有机废水,研究盐度变化对反应器运行效能及膜污染特性的影响.结果表明,当进水盐度逐渐增加但低于9. 1 g·L~(-1)时,反应器运行稳定,出水效果良好;当盐度增加至10 g·L~(-1),反应器COD去除率、产气量及甲烷含量都明显下降;污泥浓度、污泥体积指数(SVI)、溶解性微生物产物(SMP)和胞外聚合物(EPS)均随盐度增加而先升后降,污泥絮体紧密,沉降性良好.中空纤维膜组件在118 d内运行了3个周期,随着盐度增加膜运行周期由31 d延长为48 d,膜污染有所减缓.用SEM-EDX分析发现膜面污染物中有类似结晶状物质,Na、Mg、Al、Si、Cl、K、Ca和Fe为主要无机元素.三维荧光光谱(EEM)分析表明,蛋白质与腐殖酸是膜面有机污染物的主要成分.     

污泥龄对膜生物反应器污泥特性及膜污染的影响

研究了污泥龄对胞外聚合物(EPS)总量、紧密粘附胞外聚合物(TB)和松散附着胞外聚合物(LB)含量及其中蛋白质与多糖比例的影响.结果表明,随污泥龄的延长,混合液EPS总量增加,TB和LB中蛋白质与多糖比例发生变化.这种变化改变了细菌表面电荷分布,增大了细菌表面亲水基和疏水基的比例,使细菌的存在状态由不稳定型(R型)向稳定型(S型)转变,降低了混合液Zeta电位,SVI值增大.采用SPSS软件对膜污染的主要因子进行了相关性分析,Zeta电位、上清液悬浮固体浓度、相对疏水性的相关系数分别为-0.818、0.853、0.832.综合考虑膜污染阻力和污泥特性,膜生物反应器的污泥龄应控制在优势菌最小世代时间的120倍以下.     

电控膜生物反应器技术回顾与展望

电控膜生物反应器(Electrical membrane bioreactor,eMBR)在膜生物反应器中引入电极反应、电场效应,将膜分离技术、微生物降解以及电化学水处理技术有机结合,提升出水水质、减缓膜污染、强化产生物气,对构建"碳中和"型污水处理技术模式具有重要科学意义和应用价值.近年来,膜材料科学和反应器设计不断发展,推动eMBR技术进步,在强化污染物去除、电化学控制膜污染和微生物电化学响应原理方面取得重要进展;对eMBR的研究出现新态势:注重导电膜/膜电极材料研制与应用、回收污水中资源与能源、短流程-无药剂的反应器构造和工艺设计.本文总结回顾了国内外相关研究,分析了eMBR的基本特征和优势功能,重点关注膜污染电控原理以及微生物的电场响应机制,并展望了eMBR的发展趋势,以期推动电驱动膜分离技术的研究与应用.