正渗透膜生物反应器滤饼层性质研究

正渗透膜生物反应器(OMBR)作为一种新兴的技术,有很好的应用前景,但是关于其膜污染的研究尚且不多。该文章研究了在OMBR运行过程中膜表面所形成滤饼层的性质。结果显示,在OMBR运行初期,大粒径颗粒先沉积在膜表面,随着运行,生物反应器内的颗粒变小,小的颗粒沉积在膜表面。滤饼层韧性比较强,很容易将其从膜表面冲刷下来。扫描电镜显示滤饼层与正渗透膜接触一侧很光滑,冲洗后的膜只有少量污染物残留。这是由于正渗透膜表面粗糙度小,孔隙小,污染物很难进入膜孔中,滤饼层与膜之间连接不紧密。滤饼层中51%重量组分的物质是有机物,其余是无机污染物。通过红外测定,主要的有机污染物是多糖和蛋白质,是生物聚合物的主要成分。通过能量散射X射线分析仪(EDX)显示主要无机元素是Si, Ca, Mg, Al和Fe。综上,正渗透膜生物反应器产生的膜污染易清洗,要减少其膜污染需要控制生物聚合物和无机污染物的量。     

动态膜生物反应器膜污染过程及阻力分析

采用孔径90μm的尼龙筛网作为微网基材,建立动态膜生物反应器系统,用以处理模拟生活污水,并在不同容积负荷下运行3组动态膜生物反应器,研究反应器动态膜污染的特征与机理.结果表明:过大和过小的负荷均会增加膜污染,过小的曝气强度不能有效去除膜表面污染物,而过大的曝气强度会导致污泥絮体破坏,产生大量的胶体粒子和大分子有机物,使得膜通量下降;在较大曝气强度下,胶体粒子和溶解性有机物在膜表面及膜孔的沉积吸附是导致膜污染形成的根本原因.胞外聚合物含量和组成以及污泥黏度是影响动态膜生物反应器膜污染的主要因素.     

悬浮载体复合膜生物反应器过滤特性及滤饼层微结构特征

为研究悬浮载体复合式膜生物反应器(SCMBR)的膜过滤特性和膜表面滤饼层的微观结构特征,对SCMBR和传统膜生物反应器(CMBR)膜污染表面进行了对比分析.阻力构成分析表明,SCMBR滤饼层阻力所占总阻力比率在相同运行时间(15%,10 kPa,34 h)和跨膜压力(45%,30 kPa,89 h)下均小于CMBR(63.33%,34 h,30 kPa).污染膜表面扫描电镜分析表明,SCMBR反应器内膜表面滤饼层结构较疏松,孔隙较大.通过ISA3D软件对共聚焦显微镜图像进行分析,确定了滤饼层微观结构参数,结合Carman-Kozeny方程研究了SCMBR滤饼层阻力减小的机理.     

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.     

死端型微滤膜的污染机理分析

研究使用死端型微滤去除金枪鱼脾脏提取物中悬浮大颗粒过程中的膜污染机理.膜孔堵塞阻力以及膜表面滤饼层阻力.膜孔堵塞是引起膜通量降低的主要污染机理.而膜表面的滤饼层则决定微滤过程的持续时间.改变膜孔径和透膜压力可影响不同膜污染机理间的转化,从而改变了不同污染机理的持续时间.微滤前离心和预过滤去除了金枪鱼脾脏提取物中的部分悬浮颗粒,改变了其中颗粒尺寸分布从而影响了微滤过程中污染机制.观察发现,颗粒尺寸分布是膜污染机制中较重要的因素.     

生物粉末活性炭与超滤组合工艺膜污染物质研究

为了研究生物粉末活性炭与超滤组合工艺膜污染物质特性,在工艺稳定运行条件下,分别对受污染膜丝表面泥饼层、水洗后的受污染膜丝、生物粉末活性炭进行了红外光谱分析.结果显示,通过红外光谱分析,生物粉末活性炭可以有效的延缓膜表面泥饼层的形成,缓解膜污染;水洗后的受污染膜丝孔内有机污染物较少,而且是小分子有机污染物;还得出含有-OH伸缩振动基团和CO伸缩振动基团的污染物是造成膜污染的主要有机污染物质.     

脱氮除磷膜生物反应器工艺耦合混凝过程优化

采用脱氮除磷膜生物反应器(UCT-MBR)工艺处理碳源受限型市政污水,考察氯化铁(FeCl_3·6H_2O)的投加对UCT-MBR工艺运行效能与膜污染的影响,用傅里叶红外光谱(FT-IR)和能谱(EDX)对膜污染物质进行分析。研究结果表明:氯化铁的投加强化除磷效能,在最优除磷投加浓度运行时(投加浓度为1.8 mmol/L),能够最佳协同生物除磷的作用使得系统总磷(total phosphorus,TP)的去除率达到最高。氯化铁主要是通过增加污泥粒径、降低相对分子质量大于10~5的溶解性微生物产物(soluble microbial products,SMP)来实现减缓膜污染程度。在最佳污泥可滤性投加浓度运行时(投加浓度为2.6 mmol/L),UCT-MBR工艺的膜污染速率达到最小,但该投加浓度严重地影响污泥的生物活性,降低污泥的硝化与释/吸磷性能,成为制约脱氮除磷效能的主要因素。铁盐的投加没有改变膜污染物质的组分,无机污染对膜污染速率的影响程度比有机污染的小,无机元素协同有机高聚物形成密实滤饼层时存在一定的滞后性。     

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.     

悬浮填料控制MBR膜污染效能研究

以聚丙烯无纺布为膜组件,向浸渍式膜生物反应器中投加软质多孔、悬浮填料处理人工废水。分析测定膜污染阻力（Rf）、滤饼层阻力（Rc）、膜通量（FLUX）、跨膜压力（TMP）及处理水浊度和CODCr的变化,研究软质悬浮填料控制膜生物反应器膜污染的效能。实验结果表明,投加软质悬浮填料能有效降低膜污染阻力、滤饼层阻力和跨膜压力,增加膜通量,有利于延缓膜污染,提高膜组件的过滤性能;MBR中投加软质悬浮填料能提高CODCr的生物去除效率,但是降低了膜组件对微小悬浮固体的截留效能,增加了出水浊度和CODCr浓度。     

预处理工艺控制膜污染试验及其机理分析

探讨了3种不同预处理技术对延缓超滤膜污染的作用.试验表明,前臭氧+在线混凝+超滤(工艺1)、前臭氧+超滤(工艺2)、前臭氧+预氯化+超滤(工艺3)3种工艺超滤膜过滤的临界通量分别为86.5,59.8,68.1L·(m2·h)-1.其中工艺1临界通量最大,且其稳定运行的时间最长(约190h),能够在一定程度上控制膜污染,这主要是因为水中的有机污染物质通过"矾花"被吸附到胶体类颗粒物上,通过膜筛分截留,减缓了有机污染物质与膜表面的接触与相互作用.控制、缓解膜污染方面,工艺3效果最好,其原因是在NaClO作用下有机物分子特征改变,一方面降低膜的通量负荷,改变其亲疏水性,另一方面NaClO使得滤饼层的电负性增大,过滤截留物和溶解性有机物较易在水力冲洗中被冲掉,跨膜压差得到很好恢复.通过扫描电镜发现,超滤膜表面附着一层滤饼层,滤饼层较疏松,而膜孔已被污染物堵塞;红外光谱研究发现,超滤膜经过氧化预处理和化学清洗,膜表面的某些基团被氧化,膜表面特性被改变.     

三相流运动力学对减缓膜生物反应器膜污染的理论分析

运用气、液、固三相流运动力学原理对一体式膜生物反应器运行过程分析,得出:①反应器膜外污染的临界流速与膜管抽吸压力及主腔宽度、曝气条件的关系;②膜管内膜壁存在或不存在凝胶层条件下,产生污染的临界速度与膜管径、污染物粒径、膜管内抽吸压力、膜管内流态及膜壁对污染物吸附力的关系;③消除膜污染运行控制措施及条件.     

膜生物反应器处理生活污水的研究

研究了膜生物反应器处理生活污水的运行效果、膜污染特征及控制．结果表明：膜生物反应器处理生活污水,COD的去除率达到85％以上,出水COD质量浓度控制在34mg／L,NH4-N的去除率能达到92％,出水NH4-N质量浓度在5mg／L,出水TN平均去除率可迭86％,出水TN质量浓度为8mg／L;污泥浓度随处理时间延长而逐渐增加,污泥负荷运渐降低．运行初期过膜压力（TMP）的上升较慢,而运行一段时间后,TMP快速上升．对污染后的膜组件进行清洗,结果表明：通过清水清洗和HCl清洗后,膜的过膜压力没有明显缓解,采用NaOH和NaClO联合清洗后,膜的过膜压力迅速下降。说明膜污染以有机污染为主．对TMP进行计算,有机污染在膜污染中贡献为65％,对膜表面无机元素的分析结果也表明,无机污染不是膜污染的主要原因．     

一体式膜生物反应器中污染物浓度限制条件

为了控制反应器中膜的污染,需要对反应器中污染的浓度进行限制,介绍了一体式膜生物反应器的结构,根据结构特点,应用泥沙工程运动理论,对影响膜运行的污染物参数进行分析,并给出了计算公式。     

错流过滤中由颗粒沉积模型对滤饼厚度的分析

膜过滤过程中污染物颗粒会不断在膜表面沉积从而形成滤饼,其所带来的通量下降使膜过滤效率下降.为分析微粒在沉积过程中的机理与影响因素,以单个微粒的受力为基础,建立了过滤过程中滤饼厚度的方程式,为尽量降低膜过滤阻力提供了理论参考.     

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.     

在线周期反冲洗超滤膜污染过程研究

采用切割分子量105Da的中空纤维超滤膜,对污水厂二沉池出水进行了不同频度周期反冲洗超滤试验,试验结果与膜污染过程的理论分析相一致.过滤膜阻与反冲洗次数或过滤时间的关系曲线可分为两段:起初的增长段为不可逆滤饼层的累积阶段,直线的斜率为各次反冲洗不可逆膜阻增量;后期的水平段为滤饼层累积与剥离达到相对平衡的阶段.增加在线反冲洗频度降低了不可逆膜阻增量,有效提高了净产水速率.扫描电镜分析结果表明,水力反冲洗去除了部分膜表面污染物,将滤饼层变得松散,一定程度上减轻了膜污染,经化学清洗后,膜表面的滤饼层基本被去除.     

多孔悬浮填料对SMBR性能的影响

以聚丙烯无纺布为膜组件,向浸渍式膜生物反应器中投加多孔、悬浮填料处理人工废水。通过分析测定膜通量、跨膜压力变化及处理水浊度和CODCr,考察填料对浸渍式膜生物反应器性能的影响。实验结果表明,投加填料在一定程度上能够减缓可逆的滤饼层污染阻力,保持较高的膜通量,但是投加填料却破坏了污泥絮体的稳定性,导致处理水的浊度、CODCr及跨膜压力的增大,增加了不可逆膜污染阻力。     

高温好氧金属膜生物反应器处理合成生活污水

将0.5 μm孔径的平板式不锈钢膜组件应用于高温好氧膜生物反应器中处理合成生活废水.在35～55 ℃温度范围,反应器具有较高的污染物去除效率,出水水质稳定.平均进水COD为853.3mg/L,出水为19.2mg/L,去除率为97.7%.膜渗透液中无悬浮物.与常温生物处理工艺相比,高温好氧处理污泥沉降性较差,污泥净增长量较低,发现的嗜热菌主要为嗜热杆菌.生物污染是膜的主要污染类型,EPS是导致膜污染的主要因素.用次氯酸钠溶液清洗可以有效恢复膜通量.实验表明,不锈钢膜在高温膜生物反应器污水处理工艺中有很大的应用潜力.     

好氧颗粒污泥膜生物反应器处理焦化废水

为了提高焦化废水的处理效果,减轻对环境的污染,选择好氧颗粒污泥膜生物反应器处理人工模拟焦化废水,探讨了不同颗粒污泥浓度对焦化废水的处理效果及膜污染的情况。结果表明,不同颗粒污泥浓度对焦化废水的处理效果有显著差别。投加颗粒污泥后,反应器对不同颗粒污泥浓度条件下COD、NH3-N、苯酚、TP的去除效果不同。好氧颗粒污泥内部缺氧和厌氧环境下,反应器中的好氧颗粒污泥质量分数为100%时对COD去除率为99.17%、NH3-N去除率为95.00%、苯酚去除率为99.90%、TP去除率为85.22%。同时,比较了不同颗粒污泥浓度下反应器运行中膜通量的变化趋势及膜表面的变化情况。颗粒污泥投加量的不同对膜污染的抑制作用也不同。颗粒污泥使膜污染减轻,膜通量恢复率升高。     

微絮凝-金属膜净水组合工艺中膜污染机理探析

采用微絮凝-金属微滤膜组合工艺处理微污染水,借助X射线能谱、电镜扫描等微观表征以及动态膜污染数学模型等方法,对微絮凝-金属膜组合工艺运行方式与膜污染机理进行研究.试验结果表明组合工艺对微污染水的浑浊度、UV254以及CODMn平均去除效率分别为97.6%、80.0%和63.1%.选用0.3μm金属膜滤芯时,采用恒通量过滤模式,膜比通量随着通量的增加逐渐从44.44L·(m2·h·kPa)-1增至58.33L·(m2·h·kPa)-1;采用恒压过滤模式,膜比通量随着压力的增加逐渐从47.91L·(m2·h·kPa)-1降至17.63L·(m2·h·kPa)-1,金属膜在恒通量运行时的膜比通量高于恒压运行,说明恒通量运行时膜阻力增长较为缓慢.通过X射线能谱分析膜表面污染物中含有O、Al和Si等元素,推断膜表面主要污染物是硅酸铝盐;通过电镜扫描与动态膜污染数学模型模拟的结果表明,金属膜膜污染的主要形式为滤饼层污染.