膜生物反应器膜污染影响因素的分析

膜污染问题限制了膜生物反应器(MBR)在污水处理领域的广泛应用，其机理尚未完全清楚，综合分析了近年来关于膜污染机理及模型表征、影响因素的研究成果，通过模拟实验发现胞外聚合物(EPS)，溶解性微生物产物(SMP)在膜污染中发挥了重要作用。     

好氧完全混合式反应器中水力停留时间对溶解性微生物产物的影响

以葡萄糖为底物,采用10 L完全混合式反应器研究了进水COD为1 000、1 500和2 000mg/L条件下水力停留时间对出水中溶解性微生物产物(SMP)的量、分子量分布和组成成分的影响。在进水COD相同条件下,溶解性微生物产物的量随着水力停留时间延长呈下降趋势。水力停留时间相同时,进水COD越高产生的溶解性微生物产物的量越多。随水力停留时间的延长,小分子量(Mr<1×103)部分溶解性微生物产物所占百分比呈现先减小后增加的趋势;中间分子量(1×1031×104)部分则逐渐减小。水力停留时间对溶解性微生物产物中的多聚糖和蛋白质含量有显著影响,对DNA含量没有显著影响。随着水力停留时间的延长,多聚糖和蛋白质能够逐渐降解。     

膜生物反应器中不稳定流对膜污染特性的影响

试验比较了不同形状膜组件的膜生物反应器(MBR)处理生活污水时的膜污染特性和能耗.结果表明,螺旋型膜组件的MBR膜通量和累积膜通量均高于直线型膜组件,长期运行膜通量平均可提高19.3%,而且其初期膜通量衰减速度也小于直线型MBR的初期衰减速度,表明在螺旋型膜组件中产生的不稳定流能有效地消除膜表面的浓差极化现象和膜污染.螺旋型膜组件MBR系统的单位能耗也低于直线型,平均节能为8.2%.     

自养硝化与异养反硝化污泥膜污染特性的对比

以同步脱氮除磷连续流膜生物反应器小试稳定运行时的污泥为考查对象,采用序批式过滤试验对比考查硝化污泥与反硝化污泥的污染特性,并对不同电子供体下反硝化污泥的污染机理进行分析与探讨.研究结果表明:在25℃下乙酸作为电子供体下的反硝化速率(以VSS计)为13.8 mg/(g·h),高于乙醇的10.2 mg/(g·h)和甲醇的3.4mg/(g·h);反硝化污泥相对于硝化污泥溶解性微生物产物(soluble microbial product,SMP)中蛋白质类物质在＜1 kDa和＞ 100 kDa范围内含量的增多,成为导致污泥混合液中溶解性物质阻力增大的主要因素,从而增大溶解性物质在膜孔内部的堵塞的阻力,其中以甲醇为电子供体时的反硝化过程最为明显.反硝化过程污泥产生的胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)相对于硝化过程有所降低,且EPS中糖类与蛋白质类物质的相对疏水性的降低成为混合液中悬浮颗粒物质(suspend solids,SS)阻力降低的主要因素;硝化污泥与3种电子供体下产生的EPS相对分子质量分布上略有不同,但是傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FT-IR)对EPS官能团的监测表明硝化过程与3种电子供体在反硝化过程中产生的EPS主要化学物质组成并没有发生变化,以乙酸为电子供体下反硝化过程后污泥的修正污染指数(modified fouling index,MFI)最小.     

膜生物反应器的膜污染问题

在综述了近年来国内外有关膜生物反应器大量文献的基础上,阐述了膜污染产生的机理、膜污染数学模型以及影响膜污染的因素,并具体介绍了现阶段消除膜污染的膜清洗方法及发展方向。     

污泥混合液对膜生物反应器膜污染影响的研究

考察膜生物反应器处理污水过程中,污泥混合液中以及膜上胞外聚合物(EPS),溶解性微生物产物(SMP)以及其中蛋白质,多糖,蛋白质/多糖(p/c),黏度等对膜污染的影响,进而为膜污染的研究和工程实践提供理论指导.结果表明:膜上EPS以及其中的蛋白质,多糖是考察的多个因素中对膜污染的影响最大的因素.污泥混合液中多糖,p/c,膜上p/c,黏度与TMP的相关性都较大,是对膜污染影响的较大因素.污泥混合液中EPS以及其中的蛋白质,SMP以及其中的蛋白质,多糖和p/c对膜污染的影响较小.与多糖相比蛋白质对膜污染贡献较大.     

膜生物反应器的污染与防治

膜生物反应器不断被应用于污水处理与污水回用。但膜污染问题已经成为膜生物反应器广连应用的障碍。从膜的性质、活性污泥混合液和膜组件的操作条件3方面阐述了膜污染的影响因素，并提出了膜污染的防治方法。     

城镇污水处理工艺中溶解性微生物产物的光谱学特性

分别采用三维荧光光谱(3D-EEM)技术、傅里叶变换红外光谱(FTIR)法对城镇污水处理中厌氧/缺氧/好氧(A~2/O)工艺中溶解性微生物产物(SMP)的光谱学特性进行测定,并结合高效凝胶过滤色谱的分子量分布测定结果及水质检测结果对A~2/O工艺中SMP变化进行分析。结果表明,不同表征手段分析结果具有一致性, 3D-EEM显示SMP的主要成分为芳香类蛋白类物质、类富里酸物质及腐殖酸类物质,FTIR显示SMP中主要存在蛋白质、多糖和碳水化合物相关官能团,分子量分布测定结果显示SMP的分子量主要分布在小分子区域,主要是一些小分子有机酸和氨基酸。     

水力停留时间对溶解性有机物特性的影响

借助凝胶过滤色谱(GFC)和三维荧光光谱,研究膜-生物反应器处理餐饮废水中水力停留时间thr对溶解性有机物特性的影响.研究表明,随着thr的减少,膜出水GFC图谱中的第二个峰值不断向小分子量方向迁移,且分子量分布范围逐渐变宽;thr对污泥胞外聚合物的分子量分布影响较小;进水中主要荧光物质是高、低激发波长类色氨酸,出水中主要荧光物质是紫外区和可见区类富里酸,且随着thr的减少,4号和5号装置的膜出水中出现高激发波长类色氨酸,同时峰值的发射波长较进水分别红移5 nm和10 nm.     

污泥龄对膜生物反应器膜污染的研究

膜生物反应器在SRT为15、30、60 d运行条件下对COD的去除率都在95％左右,30 d和60 d的反应器出水NH4+ —N质量浓度达到国家城镇污水处理厂水污染物排放一级标准;SRT=30 d的反应器在运行前20天TMP都在30 kPa以下,运行效果较好;通过SEM观察膜丝表面形态SRT为30 d的膜丝膜污染程度比较小,膜丝没有完全被泥饼层覆盖.     

高污泥负荷膜生物反应器处理生活污水研究

对高污泥负荷条件下的膜分离生物反应器进行了研究.试验结果表明,在污泥负荷低于0.6 kgCOD/kgMLVSS.d的情况下,膜污染出现前的稳定运行时段较长,比通量下降速率增加缓慢且出水水质较好.     

电凝聚控制MBR膜污染的研究

试验考察了SECMBR的膜过滤特性,探讨了电凝聚对控制MBR膜污染的作用及机理.试验结果表明:胞外聚合物(EPS)、溶解性代谢产物(SMP)、ζ电位和污泥颗粒粒径等是膜污染的重要影响因素.SECM BR的膜污染远小于SM BR;SECM BR原位溶出铁离子与EPS结合,絮凝性增强,滤饼层污染减轻;SECM BR中电凝聚可降低单位容积活性污泥分泌的SM P与EPS,减轻膜污染;SECM BR降低EPS和SM P中主要污染物蛋白质的比例,减轻膜污染;ζ电位与Rc之间呈负相关,在SMBR与SECMBR中相关度分别为-0.798 8和-0.557 4.SECM BR在电场与铁粒子作用下降低了ζ电位绝对值,减轻了膜污染.     

MBR中中空纤维膜和板式膜不同的膜污染机理

分析了中空纤维膜和板式膜MBR在膜污染过程中表现出的不同特点,研究了2种膜不同的膜污染机理.平行实验表明,中空纤维膜的膜面附着物是污泥泥饼层,而板式膜的膜面附着物是一层二次动态膜,这导致两者的膜污染杌理有显著区别.泥饼层是中空纤维膜的主要污染因素,二次动态膜则可以缓解作为板式膜主要污染因素的膜孔堵塞污染;同时,由于泥饼层的作用,EPS与中空纤维膜的膜污染相关性良好,而在板式膜中,EPS与其膜污染相关性很差,并且二次动态膜显著降低了SMP与膜污染的相关性;在2种膜长期运行时,相比中空纤维膜过膜压力呈现2个阶段的变化,板式膜的过膜压力经历了3个阶段的变化,这是因为二次动态膜起到了初期缓解膜污染、后期加剧膜污染的作用.     

Improved Performance of Membrane Bioreactor by Sludge Ozonation for Reduction of Excess Sludge Production

To seek for an alternative solution for the treatment and disposal of excess activated sludge, a hybrid system of membrane bioreactor ( MBR) coupled with ozonation process (i.e., ozonation run) was set up to treat the domestic wastewater. A reference run without ozonation was also preformed as a control. The optimal ozone dose of solubilization in the ozonation run was firstly determined through the batch sludge ozonation tests. A 40-day continuous operation of the two parallel systems demonstrated that circulation of ozonized sludge as lysate did not impact the performance of MBR in terms of organic and ammonia removal. On the contrary, an improvement in TN removal (by 7.7%) and sludge reduction (by 54%) was observed in the ozonation-combined MBR, and it was furthermore illustrated by the calculation of the mass balance based on the COD and TN substances. In addition,ozonation did not deteriorate the sludge activities for the ozonation run, indicating that not much inert organic materials built up in the bioreactor. Decreased VSS/SS ratio and lower amount of filamentous bacteria after ozonation treatment on the other hand improved the sludge settleability, as lower and constant Sluge Volume Index (SVI) values were detected in the ozonation run.     

三氯化铁混凝作用提高膜生物反应器混合液可滤性

探讨了投加三氯化铁对膜生物反应器（MBR）膜污染减缓的影响,比较了复合式膜生物反应器（HMBR）和传统膜生物反应器（CMBR）污泥混合液的可滤性．结果表明：当Fe（Ⅲ）的投加量为1．2mmol／L时,能最大程度地提高污泥混合液的可滤性;稳定阶段的HMBR膜污染速率大约是CMBR的40％;Fe（Ⅲ）强化去除了上清液中分子质量（MW）〉10kDa的溶解性微生物产物（SMP）;上清液中大分子有机物的去除有助于提高污泥混合液的可滤性．污泥絮体中胞外聚合物（EPS）的元素分析表明,Fe（Ⅲ）与EPS中的负电官能团相互结合,增大了污泥颗粒．     

电凝聚膜生物反应器膜过滤特性

以模拟印染废水为研究对象,考察了ECMBR和MBR系统中的膜污染和污泥混合液特性.结果表明:两系统膜过滤阻力均以沉积阻力为主,MBR和ECMBR中沉积阻力分占总阻力的99%和9334%,但ECMBR总阻力仅为普通MBR污泥总阻力的1/4,电凝聚可有效降低沉积层阻力.对比分析两系统中的混合液特性,ECMBR中污泥平均粒径大,Zeta电位绝对值小,胞外聚合物和溶解性微生物产物浓度低,污泥相对疏水性较高.电凝聚通过改变混合液特性,从而有效改善膜生物反应器过滤性能,增加膜通量,减少膜过滤阻力.     

膜生物反应器在污水回用中的作用及膜污染问题的研究

阐述了膜生物反应器在污水回用中的作用;指出生活污水经MBR处理,含碳有机物和氨氮的去除率均大于90%,但对磷的去除率不高,出水中TOC浓度低于1mg,L,而TKN,NH4+--N,NO2--N的质量浓度都低于0.1 mg/L,NO3--N的质量浓度为0.9mg/L;RO可以提高出水水质,可达到饮用水标准,分析了膜污染的原因,提出了减少膜污染的方法.     

不同运行模式序批式膜生物反应器中污泥特性研究

比较了不同运行模式(AO、AOA及A 2O)对序批式膜生物反应器(SBMBR)污泥特性的影响.结果表明:运行模式对污泥粒径存在明显的影响,曝气时间较长的AO MBR及厌氧末引入缺氧段的A 2O MBR,有助于形成紧密而细小的颗粒.而粒径大且结构松散的污泥耗氧速率较高;充分的好氧时间则有利于耗氧速率的提高.好氧吸磷速率受运行方式影响,且与耗氧速率呈正相关性.适宜的厌氧阶段时长有助于提高污泥厌氧释磷能力;缺氧段及其位置的设置对反硝化除磷菌的选择与富集影响较大.本试验中A 2O MBR中反硝化聚磷菌(DPAOs)比例为40.6%,分别比AO及AOA MBR中提高了0.57和0.34倍.膜反应器中膜污染主要由膜表面滤饼层导致.曝气时间只是控制膜污染的因素之一,膜污染随污泥平均粒径的减小而加重,运行方式对膜污染也起着不可忽视的作用.     

喷射环流膜生物反应器操作条件对膜污染的影响

选取抽吸时间、停抽时间和曝气强度3个因素设计正交实验,考察喷射环流膜生物反应器膜污染情况.实验结果表明,增大曝气强度、减小抽吸时间、增大停抽时间均能有效地减缓喷射环流膜生物反应器膜污染的发展,但曝气强度过大、抽吸时间过短、停抽时间过长均不利于反应器运行;最佳的工艺组合为曝气强度0.75～1.00 m3·(m-2·h-1),抽吸时间8～10 min,停抽时间4～5 min;3个因素对膜过滤压差上升速率的影响主次顺序为抽吸时间>曝气强度>停抽时间;喷射环流膜生物反应器膜过滤压差上升速率低于传统一体式膜生物反应器.