陶瓷平板膜与PVDF中空纤维膜在MBR中的应用

通过搭建MBR膜性能评价平台,开展膜组件性能评估,以新型陶瓷平板膜为主体,与国内主导型膜材料产品进行性能对比研究,监测长期运行过程中膜通量变化、在线清洗频率、膜曝气强度、离线清洗周期等参数,并对膜的抗污染性能及陶瓷平板膜的清洗方式进行了分析。结果显示,在维持定期在线反冲洗、在线化学清洗的情况下,陶瓷平板膜的离线清洗周期大于6个月,形成的膜污染主要以对NaClO溶液更为敏感的有机物污染为主,而酸性清洗剂较易洗脱的无机物污染少;较高的清洗液温度、较长的浸渍时间,均有利于膜通量的恢复。将陶瓷平板膜用于实际工程中发现,出水COD和石油类物质均能达到回用水水质标准。     

MBR、MCR处理微污染水的膜污染比较

膜污染是影响膜反应器稳定运行的重要原因之一，为此考察了膜生物反应器(MBR)和膜混凝反应器(MCR)处理微污染地表水时的运行状况，并对膜比通量的变化进行了比较，发现MBR的膜污染情况比MCR的严重。MCR和MBR的膜组件经物理、化学清洗后膜比通量分别恢复至新膜比通量的99．7％和76．9％，物理清洗对此的贡献较大。经分析发现，MCR中无机污染占优势，主要污染元素是Fe；MBR中微生物和有机物是膜污染的主要组成，而无机污染物则主要是铁盐和磷酸盐。     

脉冲曝气在大型膜生物反应器工程中的应用与优化

基于某大型膜生物反应器(MBR)城市污水处理工程,开展了膜池脉冲曝气的应用与优化研究,旨在为该工程提供最优的曝气条件,并揭示不同曝气强度下膜池混合液特性与膜污染情况的变化规律。结果表明,当总曝气量由13 000 m~3/h上升至17 000 m~3/h时,膜比通量先上升后下降。曝气量的增大导致污泥混合液粒径减小,疏松的污泥胞外聚合物(LB-EPS)浓度下降,上清液有机物浓度上升,致使膜污染潜势上升。综合比较,该MBR工程膜池的最适曝气条件为中等曝气量(15 000 m~3/h),在此工况条件下,膜池内组件的平均比通量达到0.95 L/(m~2·h·kPa)。     

基于模糊逻辑理论对膜通量变化的模拟

针对膜生物反应器(MBR)膜污染形成这一复杂过程,以北方某污水处理厂膜生物反应器为例,采用基于模糊逻辑的Fis Pro软件模拟其膜通量日变化。研究结果表明,该软件模拟结果与真实值相近,能用于实际污水处理单元中MBR膜通量的变化情况预测与膜污染预防。     

MBR工程长期运行中的膜清洗效果和膜性能变化

为了探究膜生物反应器（MBR）工程长期运行中不同使用年限和清洗方案对膜性能的影响,对3个MBR工程中膜现有清洗效果进行评价,并对膜丝进行机械强度、接触角、红外光谱等方面的测试分析。结果表明,3个MBR工程中的膜经恢复性清洗后,膜表面的有机污染物和无机污染物仍有部分残留,其中运行时间最长（5年）的洋里四期MBR中膜的有机污染清洗效果较差,膜表面絮体纤维残留较多;无机污染元素主要是Ca、Fe,柠檬酸对含Fe元素的无机污染物具有较好的去除效果。膜使用时间增加和膜老化可能造成膜的机械强度下降;膜清洗频率对膜机械性能有一定影响,清洗剂会破坏膜表面的亲水性改性剂,导致膜亲水性能下降。     

MBR处理印染废水的膜污染及清洗研究

膜生物反应器（MBR）是一种新型反应器，处理印染废水时除污效果很显著，但长时间的运行会造成膜的严重污染，为此对A／OMBR（厌氧—膜生物反应器）处理印染废水时的膜污染情况和清洗效果做了研究。结果表明，膜污染主要是由膜表面凝胶层造成的；化学清洗的效果优于物理清洗（化学清洗能恢复膜通量约90％以上，而物理清洗仅能恢复膜通量约70％）；NaOH的清洗效果优于NaOCl。     

CEPT-MBR处理污水效能与膜污染控制效果

对化学强化一级处理-膜生物反应器(CEPT-MBR)工艺处理污水的效能与膜污染情况进行了研究,并与单独MBR工艺进行比较。结果表明,CEPT-MBR工艺对污水中总磷、UV254、COD的去除效果优于MBR;两者对浊度、氨氮的去除效果相近且去除率均较高。考察两个系统的跨膜压差(TMP)变化后得出,CEPT-MBR工艺有效地减缓了膜污染,降低了TMP的上升速率,比MBR的膜清洗周期延长了21.7%。     

板式MBR处理螺旋霉素废水的膜组件性能比较

采用MBR处理螺旋霉素废水,通过120 d的试验比较了两种平板膜组件的性能。在试验前期(0～80 d)平板膜Ⅱ的通量和膜比通量均高于平板膜Ⅰ;在后期(81～120 d)膜Ⅱ发生了不可逆污染,膜通量和膜比通量均低于膜Ⅰ,且不稳定。平板膜Ⅰ对COD、蛋白质和多糖的平均截留率分别为30.50%、14.03%和39.51%,膜Ⅱ的平均截留率分别为29.81%、11.12%和37.36%,二者对有机物的去除效果无显著差异(p=0.05);并且这两种平板膜出水中的有机物表观分子质量分布及浊度亦无显著区别。对化学清洗后溶液成分的分析结果显示,两种平板膜均以有机污染为主。综合考虑技术和经济因素,平板膜Ⅰ更适合于螺旋霉素废水的处理。     

MBR处理化工废水的膜污染特性与控制研究

通过对实际工程中MBR运行状况的考察,总结得出其处理综合化工废水时的膜污染特征及清洗对策:由无机物及有机物引起的膜污染问题,采用NaClO+ HC1的化学清洗方式最为有效;无机物污染与当地水体的本底特征密切相关,有机物污染则与进水水质变化波动情况密切相关.根据污染诱因采取必要的预防措施,才能够保证MBR经济、高效的运行.     

MBR处理生活污水的膜污染特征及其清洗

膜生物反应器(MBR)技术已在市政污水和工业废水等领域得到广泛应用,但膜污染始终是制约其稳定运行的关键问题之一,且随运行季节变化,其膜面污染物组成不同,清洗剂类型及清洗方案也存在差异。以处理实际生活污水的MBR为研究对象,在采用X射线能谱分析仪(EDX)分析不同季节污染膜表面元素组成的基础上,重点考察了碱洗、酸洗及其清洗顺序对清洗效果的影响。在秋季污染膜表面元素组成最为复杂,为有机和无机复合污染,无机污染元素中铁占比最高,达2.92%;次氯酸钠可有效清除膜表面有机污染物,而草酸去除无机污染物的效果较好;与先碱洗后酸洗相比,先2%草酸后0.3%次氯酸钠清洗的效果较佳,清洗后膜通量和平均孔径均得到较好恢复,膜表面元素组成与新膜的基本一致,仅发现C和F两种元素。     

MBR在净水工艺中的膜污染特征及清洗

采用悬浮生长型和两种附着生长型膜生物反应器(MBR)处理微污染源水,考察了各种MBR的膜污染特征及清洗情况。通过电镜观察污染膜表面,发现不同MBR的膜外表面污染特征不同,而膜内表面均无明显污染。对污染膜进行物理和化学清洗试验表明,常规物理清洗可使滤饼层大部分脱落,但对膜过滤性能的恢复效果较差;碱洗对膜过滤性能的恢复作用显著,有机污染对膜阻力的“贡献”最大。附着生长型MBR的污染膜表面粘性较大,常规物理清洗效果差,采用超声波清洗可使膜过滤性能恢复约30％,与超声波结合的化学清洗效果优于常规化学清洗。对膜污染化学洗脱液成分的分析表明,MBR中的膜污染与混凝一微滤膜组合工艺(C—MF)相比,有机污染物合量较高,Ca元素合量较低,腐殖质组分略高。两种工艺条件下洗脱液中溶解性有机污染物均以小分子有机物为主;与C—MF相比,NBR的膜污染洗脱液中大分子有机物增多,推测与反应器内微生物代谢产物的产生有关。     

MBR膜丝表面生物膜对出水水质的稳定作用

在膜生物反应器（MBR）发生溶解性微生物产物（SMP）积累的情况下,对新膜与旧膜的出水水质进行了比较.结果表明,旧膜具有比新膜更为稳定和良好的出水水质,其出水平均TOC浓度为12.9 mg/L,低于新膜出水的36.8 mg/L,表明膜丝表面的生物膜强化了系统对SMP的截留能力.MBR上清液中分子质量＞10 ku的大分子物质与分子质量＜3 ku的小分子物质占有相当大的比例,旧膜对所有分子质量物质的截留效果均优于新膜.旧膜经清洗后,其出水的TOC浓度随着膜比通量的下降而降低.     

倒置A~2O+MBR处理生活污水过程中膜污染及膜清洗方式研究

采用倒置A~2O+MBR工艺处理生活污水,研究运行过程中膜的污染情况及在线反冲洗清洗方案,以确保在节能省耗的同时又能保证膜通量最大化恢复效果。研究结果表明,采用在线加药(次氯酸钠)反冲洗的方式,并辅以交替曝气,跨膜压差的降低率为22%。     

化学清洗对不同材质超滤膜的效能与膜污染的影响

探讨了不同材质超滤膜在化学清洗过程中膜老化的情况,并分析了膜老化过程对3种超滤膜的表面亲疏水特性、膜分离性能、机械稳定性和膜污染过程的影响。结果表明:随着化学清洗强度的增强,超滤膜的水接触角降低,亲水性能得到提升;纯水通量提高,但对腐殖酸的截留能力下降;膜的机械稳定性降低。PVDF膜表现出最佳的耐氧化性能,处理高负荷的天然水源水时,可以在多次化学清洗后维持膜性能的稳定。     

压力对膜处理的影响因素研究

采用超滤法处理大豆蛋白废水,研究了压力对膜通量、膜污染以及反冲洗和化学清洗效果的影响.结果表明,增大膜压差(TMP)能提高膜的初始通量,合适的TMP应为0.15 MPa;TMP越大则膜表面沉积的污染物越多;反冲压力越大则膜通量恢复率就越高;TMP对化学清洗的效果基本上没有影响.     

中空纤维MBR工艺膜堵塞行为与膜渗透性评估

采用中试规模的中空纤维膜生物反应器(HF-MBR)处理市政污水,考察了在不同MLSS浓度、不同通量水平下的膜堵塞行为特性及其对膜渗透性的影响。结果表明,随着膜通道堵塞固体质量的增加,膜堵塞面积、堵塞固体积累速率与污泥固体负荷率比率也随之增加,膜渗透性衰减速率加快;膜组件的可持续通量受膜堵塞状态的影响,膜组件经过堵塞之后再次运行时临界通量较未发生堵塞之前会降低;在低MLSS浓度(约为8 g/L)下运行时,化学强化反洗(CEB)能够使系统渗透性得到持续恢复,然而在中、高MLSS浓度(16~32 g/L)下运行时,CEB只能使膜渗透性得到瞬时恢复,离线清堵(Declogging)联合CEB能够保证系统渗透性的持续恢复;此外需要强调的是,经过清洗后膜渗透性得到持续恢复的前提是在可持续通量下运行。     

膜生物反应器(MBR)工艺污水厂的全流程节能降耗

以北方某采用膜生物反应器(MBR)工艺作为主处理工艺的污水处理厂为例,对MBR工艺的全流程节能降耗进行探索。分别对初沉池的设置、智能精确曝气控制系统的应用、膜擦洗的方式、膜通量的选取、膜工艺的回流形式以及回流比的选取等进行了深入研究。以理论计算和工程实例为依托,提出推荐设计、运行参数,实现了MBR工艺全流程最大限度的节能降耗。     

一体化改性膜生物反应器处理城市污水的效果

利用亲水性的纳米TiO2对强疏水性的聚偏氟乙烯膜进行改性以减缓膜污染,并应用于膜生物反应器(MBR)。原水来自常州市某城市污水厂,经加装改性和未改性膜组件的MBR处理后出水水质均能达到GB 18918—2002中的一级A标准。尽管进水COD浓度不稳定,但两套膜组件对COD的去除率均保持在85%以上,改性膜组件对COD的平均去除率更高,可达94%;对SS的去除率几乎能达到100%;在对TN和TP的去除上,改性膜组件略有优势,但不明显,这是因为N、P的去除主要依靠微生物的降解作用,膜的分离作用不大。在运行一段时间后,两套膜组件的膜通量均有所下降,经在线反冲洗及化学清洗后,通量均有所恢复,分别为73%和78%。对比处理出水水质及抗污染能力,改性膜组件均优于未改性膜组件。     

颗粒活性炭干扰膜表面滤饼层形成的研究

向膜生物反应器（MBR）中投加颗粒活性炭（GAC）以干扰膜面滤饼层的形成,减轻膜污染与膜堵塞.结果表明,向MBR中投加粒径为40～60目的GAC（投量为1 g/L）,反应器运行21 d后,膜出水流量为初始时的52.9%,比对照试验的（30.8%）高22.1%;膜组件外层膜丝表面无滤饼层,内层膜丝间有滤饼层形成,部分GAC被吸附到滤饼层中从而增大了其孔隙率,提高了其透水率;GAC使滤饼层结构变得疏松而易于清洗,水力清洗后,在抽吸压力为0.02 MPa下膜清水通量可恢复到新膜的53.5%,比对照试验的高16%.     

活性炭/超滤复合工艺中膜污染特征的研究

分别从物理清洗、化学清洗和污染物等方面研究了活性炭/超滤复合工艺中超滤膜的污染情况。结果表明,跨膜压差(TMP)从运行初期的20 kPa上升到35 kPa,提高了75%;比通量从3.8~4.6 L/(m2.h.kPa)下降到1.8 L/(m2.h.kPa),下降了50%左右。物理清洗对不可逆污染物的去除效果较差,随着运行时间的延长,比通量下降至70%左右,跨膜压差升高幅度达100%。经过化学清洗后TMP和比通量的恢复率分别为82%~100%和86%~100%。超滤膜污染是由有机物、微生物和金属离子共同所致的综合性污染,包括Fe、A l等高价金属离子,Ca、Mg等二价离子,以及烷烃和芳香烃等小分子有机物。有机物不仅沉积在膜表面,而且也造成了膜孔堵塞;Fe、A l等高价金属离子主要吸附、沉积在膜内壁,而Ca、Mg等二价离子在膜内壁表面以及膜过滤孔隙中都有吸附、沉积。