污泥性质对动态膜形成与污染的影响

通过分析胞外聚合物(EPS)、污泥形态特征、相对疏水性(RH)和膜污染阻力分布,研究了不同性质污泥(正常污泥、膨胀污泥)对动态膜(DM)形成和膜污染的影响,结果表明,正常污泥由于较大的污泥粒径和相对疏水性动态膜形成较膨胀污泥快,时间分别为25 min和50 min;动态膜反应器运行中主要阻力为泥饼阻力,正常污泥与膨胀污泥泥饼阻力分别占总阻力的83.91%和94.87%,膨胀污泥由于大量丝状菌的存在显著增加了泥饼阻力;膨胀污泥较正常污泥结构松散,形态极不规则,EPS浓度尤其是多糖浓度高于正常污泥,使膨胀污泥的膜污染程度和速率均高于正常污泥。     

厌氧动态膜生物反应器中动态膜形成及其运行周期的影响因素分析

为探究影响厌氧动态膜生物反应器（AnDMBR）稳定运行的因素,选用不锈钢网为基材构建AnDMBR并用于处理生活污水,着重考察了不锈钢网孔径（200、300 和500目）、混合液污泥浓度及膜通量对AnDMBR成膜及运行周期的影响。结果表明：不锈钢网的目数越大,动态膜形成越快,但运行周期较短;低污泥浓度成膜时间较慢,但运行周期较长;污泥胞外多聚物（EPS）对动态膜的形成及运行周期影响较大,EPS越高,动态膜形成越快,但动态膜堵塞越严重;高通量更容易导致动态膜堵塞。选用300 目的不锈钢网,在污泥浓度为2 000 mg·L-1,通量为32 L·(m2·h)-1的条件下开展的连续实验表明,AnDMBR稳定运行周期可达240 h。清洗实验结果表明离线清洗方式更适用于动态膜的清除。     

膜基材对动态膜生物反应器性能的影响研究

选用5种滤布作为动态膜生物反应器(DMBR)的膜基材在相同操作条件下进行对比实验,考察反应器运行周期、反冲洗前后过滤压力、膜通量的恢复情况,分析DMBR进出水水质.结果表明,应用DMBR处理模拟生活污水,其中孔径为24μm的涤纶短纤滤布组成的DMBR对COD、氨氮和总氮的去除率分别为90%、80%和48%以上;运行周期...     

颗粒物对不同材质管道出水的影响

以CDC生物膜反应器来模拟给水管网系统,选取聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)和不锈钢(SS)3种挂片材质,通过表征异养菌总数、细胞总数和颗粒物浓度研究颗粒物对不同管材出水的影响。结果发现,进水颗粒物浓度和体积浓度分别为63个·mL~(-1)和8.6×104μm3·mL~(-1),反应器稳定运行60 d后,3台不同管材反应器出水的颗粒物浓度和体积浓度都有所增长。其中PC出水的颗粒物浓度和体积浓度分别为4 151个·mL~(-1)和3.5×106μm3·mL~(-1),均高于PE和SS出水,且PC出水中异养菌总数和细胞总数分别为268 CFU·mL~(-1)和1.8×104cells·mL~(-1),也高于PE和SS出水。PC出水中可培养细菌比例从0.24%增加到了1.49%,高于PE和SS出水中可培养细菌比例的0.22%和0.24%。结果显示,颗粒物浓度和体积浓度与出水细菌含量具有显著相关性(R2均在0.96以上)。PC材质的管网更易吸附细菌,出水的颗粒物浓度和细菌数量也远远高于其他2种材质的出水,在实际使用中需谨慎选择使用。     

微纳米磁性粒子对膜生物反应器运行效能的影响

针对膜生物反应器(MBR)应用中膜污染这一难题,构建了3套MBR系统对比研究了微纳米磁性粒子对MBR运行效能的影响,包括污染物去除效果、污泥混合液特性、膜污染情况等;并基于高通量测序技术,深入分析了微生物群落演替规律与MBR运行效能的关系。结果表明：微纳米磁性粒子的引入均未在污染物去除方面产生负面影响,MBR出水COD浓度低于50 mg·L−1,出水NH$\ _{{4}}^{{ + }}$-N维持在5 mg·L−1以下,均可达到国家污水排放标准一级A标准(GB 18918-2002);微纳米磁性粒子的引入均有效减缓了膜污染,并且微米尺度材料延缓效果更显著。膜污染组分分析表明：不同粒径磁性材料引入均有效降低了SMP、LB-EPS各组分浓度;同时有效减少了反应器中大分子物质含量,增加了小分子物质含量,因而降低了膜污染速率。微生物群落分析表明,微纳米磁性粒子的引入可能抑制了应器中易引起膜污染的先锋物种Alphaproteobacteria的生长,有效延缓了膜污染,并且微米粒径材料抑制效果更显著。研究结果可为磁活性污泥法调控MBR膜污染的工程应用提供参考。     

膜生物反应器中EPS对污泥絮体形成的影响及其膜污染特性研究

为了给减缓膜生物反应器(MBR)膜污染提供新思路,对MBR中EPS各组分对污泥聚集性能的影响及其膜污染特性进行研究。通过分析MBR中污泥的聚集性,发现原始污泥的聚集速率常数为0.0151,提取EPS后污泥的聚集速率常数为0.00181,由此可以看出EPS在污泥聚集的过程中起重要作用。为了进一步明确EPS各组分对MBR中污泥聚集性能的影响,利用扩展的DLVO理论研究MBR中EPS及其各组分对污泥聚集性能的影响,发现MBR中EPS里粘液的二级能量最小值大约为-0.94 KT,松散型EPS(LB-EPS)为-2.98 KT,紧密型EPS(TB-EPS)为-3.87 KT,说明TB-EPS在污泥聚集的过程中起重要作用。进一步通过三维荧光光谱及EPS浓度分析,发现EPS各组分浓度及结构的不同导致EPS各组分对污泥聚集性起不同的作用。通过吸附实验、原子力显微镜观察发现EPS各组分的膜污染速率为:上清液 < 粘液 < LB-EPS < TB-EPS,由此,可以推测出减少粘液和LB-EPS含量可有效降低膜污染,同时对污泥絮体结构影响较小。     

高膜通量厌氧微网生物反应器处理生活污水的研究

将动态膜技术与厌氧膜生物反应器相结合,形成一体式厌氧微网生物反应器(AnFBR),用于城市生活污水的处理,研究了在高膜通量条件下,AnFBR的运行情况和对生活污水的处理效果。结果表明,AnFBR在膜通量为72 L/(m2.h)条件下可连续稳定运行40 d;系统对COD平均去除率为58.4%,对TN和NH3-N有一定的去除效果;出水SS最高为15.0 mg/L,出水中污染物粒径在10μm以下;微网动态膜对小分子物质的截留量不高,但对分子量大于1 000 kU的物质有明显的截留效果,进水中的大部分大分子物质被转化为小分子物质;AnFBR在保留了泥水分离特点的情况下还具有结构简单、膜通量高、微网过滤周期长等优点。     

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。     

膜生物反应器的环境经济影响动态模拟研究

膜生物反应器(MBR)污水处理技术比传统活性污泥法具有更高的水污染物去除效率,然而较高的投资和运行成本制约了该项技术的推广。决策者需要综合分析环境经济影响,才能决定是否使用该项技术。基于物质平衡、价值平衡和能源平衡,建立环境经济综合评价模型,利用多目标最优化方法,通过计算机模拟实验,综合分析和预测采用MBR污水处理技术产生的环境经济影响。模拟实验结果表明,从社会经济和环境可持续发展的角度来看,采用该技术处理污水是可行的。     

前期晴天数对不同材质屋面径流污染特征的影响

以城市典型屋面材质(油毡、塑钢、瓦)为研究对象,通过人工模拟降雨考察不同前期晴天数对不同材质屋面径流污染特征的影响。结果表明,不同材质屋面径流中悬浮物(SS)、化学需氧量(COD)、总磷(TP)和总氮(TN)的场次降雨径流平均浓度由大到小都依次为油毡屋面、瓦屋面和塑钢屋面。不同材质屋面径流中重金属的场次降雨径流平均浓度各不相同。总体而言,污染物浓度随前期晴天数增加而增大,主要是小粒径的颗粒物体积分数增加,而大粒径的颗粒物体积分数反而减小。屋面径流中SS是COD、TP和重金属的主要载体,污染物与小粒径的颗粒物相关性更高,因此要想控制屋面径流中的COD、TP和重金属,关键是控制细小的颗粒物。     

Effect of membrane type and material on performance of a submerged membrane bioreactor

This study evaluated the impact of membrane type and material on filtration performance in a submerged membrane bioreactor (MBR) for municipal wastewater treatment. Three types of microfiltration membranes with similar pore size of 0.1 microm but different materials and types, phase-inversed polytetrafluoroethylene (PTFE), track-etched polycarbonate (PCTE) and track-etched polyester (PETE), were used. Changes in permeability with time for the PCTE and PTFE membranes appeared similarly, whereas the PETE membrane exhibited the most rapid flux decline. Lower TOC in the permeate compared to the supernatant was probably due to a combination of biodegradation by the biofilm (cake layer) developed on the membrane surface and further filtration by cake layer and narrowed pores. The faster permeability decline and higher TOC removal rate of the PETE membrane were attributed to an initial permeate flux higher than an average design flux, which led to a faster rate of fouling and thicker cake layer. Therefore, an MBR should not be operated at a flux higher than the average design flux for a specific type of membrane. A gradual increment of biomass concentration did not significantly affect membrane permeability of each membrane investigated. Dissolved organic carbon fractionation results showed that the composition of each fraction between the supernatant and permeates did not change significantly with time, suggesting that membrane hydrophobicity was not a dominant factor affecting MBR fouling in this study. The organic foulants desorbed from the PCTE membrane contained approximately 60% of hydrophobic fraction, which was probably attributable to the extracellular polymeric substances proteins released from the biomass attached to the membrane. While the total filtration resistance of the PTFE membrane was influenced by a higher surface roughness, those of the PETE and PCTE membranes, which had a similar and lower roughness, were affected by the initial operating flux.     

错流式动态膜-生物反应器中污泥活性的研究

应用错流式动态膜-生物反应器（CDMBR）对己内酰胺废水进行了180d的实验，实验过程中测定反应器的膜出水和上清液的水质，并对污泥进行了耗氧呼吸速率测定。结果表明，上清液COD一直保持在100mg／L以下，而膜出水的则保持在50mg／L以下，膜对上清液的COD去除率达50％，而对氮的去除没有贡献。可溶性细胞产物（SMP）在反应器内容易积累，停留足够的时间后能被生物降解。通过投加抑制剂测定耗氧呼吸速率，发现异养菌、硝化细菌和亚硝化细菌的活性由于F／M的降低和SMP积累受到一定的抑制，但不影响系统的处理效率。跨膜压力、膜面流速越大，通量衰减得也就越快。     

错流式动态膜-生物反应器中污泥活性的研究

应用错流式动态膜-生物反应器(CDMBR)对己内酰胺废水进行了180 d的实验,实验过程中测定反应器的膜出水和上清液的水质,并对污泥进行了耗氧呼吸速率测定.结果表明,上清液COD一直保持在100mg/L以下,而膜出水的则保持在50 mg/L以下,膜对上清液的COD去除率达50%,而对氮的去除没有贡献.可溶性细胞产物(SMP)在反应器内容易积累,停留足够的时间后能被生物降解.通过投加抑制剂测定耗氧呼吸速率,发现异养菌、硝化细菌和亚硝化细菌的活性由于F/M的降低和SMP积累受到一定的抑制,但不影响系统的处理效率.跨膜压力、膜面流速越大,通量衰减得也就越快.     

预涂动态膜强化渗透与截留性能研究

以二氧化钛粉体材料为涂膜剂,陶瓷管为基膜制备预涂动态膜,引入通量增强系数Zi和截留增强系数Fi研究了预涂动态膜制备条件对其强化渗透与截留性能的影响,并用SEM电镜对预涂动态膜和基膜表面形貌进行表征。结果表明:制备的预涂动态膜表面均匀密实,其孔径低于基膜平均孔径。预涂动态膜的渗透与截留性能随涂膜液pH值的增加而增加,在跨膜压差低于0.2 MPa、错流速度低于1.5 m/s,涂膜时间少于30 m in和涂膜液浓度低于0.4 g/L范围内,提高这些参数值有利于提高预涂动态膜的渗透与截留性能,超出此范围时,提高这些参数值对增强其渗透与截留性能的效果已不明显,其中错流速度的影响相对小些。跨膜压差为0.2 MPa,错流速度为1.5 m/s,涂膜时间30 m in,涂膜液浓度和pH值分别为0.4 g/L和10.2时为最佳制备条件。     

聚砜中空纤维超滤膜动态法表面光接枝改性

以二苯甲酮 (BP)为光引发剂 ,丙烯酰胺 (AAM)为接枝单体 ,以先用紫外光照射引发剂 ,然后将引发剂和单体分步输送到膜上的方法对聚砜单内皮层中空纤维超滤膜的内表面进行接枝改性。实验表明 ,改性后膜的表面亲水性有所上升 ,膜孔径也有一定程度的减小。证明该方法具有可行性 ,并有进一步发展的潜力。     

动态生物滤网中胞外聚合物产量预测及滤网的污染分析

近年来,在各种膜处理技术中,用于废水或活性污泥混合液粗滤的自形成动态生物滤网(DMf)受到广泛关注。基于此,提出了一种用于估算合适的筛孔孔径的模拟方法,来预测并控制生物滤饼层在筛孔表面的形成,以提高过滤效果并减轻污染。结果表明：动态生物滤网面密度与EPS浓度之间具有显著的正相关性,可以利用滤网面密度来预测胞外聚合物(EPS)产生量;孔径为55~100 μm的筛网上形成的动态生物滤网可以阻挡泥水混合液中的大多数颗粒,但有部分细小颗粒仍可穿过滤网表层,并在滤网底层积累,从而产生EPS。CLSM分析结果表明,DMf中死细胞的比例及其厚度与网孔孔径显著相关,且在所有实验用的DMf中的活细胞层的厚度均约为20 μm。这表明有效的氧气渗透仅发生在DMf的薄层内,过厚的生物层会阻止氧气的渗透,进而导致微生物死亡而释放更多的EPS,最终加剧膜污染。     

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。     

Effects of aquatic humic substances on a hydrophobic ultrafiltration membrane

Natural humic surface water (pH 5.9), ion exchanged samples of the same water (pH 5.5), and aqueous solutions of isolated humic substances at pH 4.5, 5.5 and 6.5, respectively, were ultrafiltered (15°C, 0.5 bar) using hydrophobic polysulfone membranes (GR51) in a cross-flow flat sheet module. The used membrane did not completely retain natural organic matter from the surface water and the addition of complexing metals did not affect the retention any further. The changes which were induced in the membranes during each filtration run were studied by simultaneous streaming potential and flux measurements in 0.01 M KCl solutions. Zeta potentials were calculated based on the streaming potentials and the results showed changes towards more negative values for all the samples due to adsorption of organic matter onto the surface of the membrane pores. Humic acid affected the membrane charges more than fulvic acid. High ionic strength and low pH enhanced flux reduction and fouling. Filtration of natural waters caused more pore plugging and flux reduction than filtration of solutions of the isolated humic substances.