膜生物反应器运行中的膜污染及其控制

阐述了膜生物反应器(MBR)在水处理方面的优缺点及膜污染的主要影响因素,总结了国内外关于膜污染及其数学模型的研究进展,归纳出膜污染模型的几种形式,并从膜本身的理化性质改变、混合液理化特性改善、操作条件优化等方面论述了减缓膜污染的方法及措施,介绍了几种膜清洗的方法及设计和操作过程中应注意的问题,提出了今后研究的重点和方向．     

钙离子胁迫下SRT对MBR中污泥性质及膜污染的影响

以处理模拟生活污水的浸没式膜-生物反应器(SMBR)为依托,在钙离子投加量为200 mg/L的条件下,考察了不同污泥龄(10d、20 d和30 d)对污泥性质以及膜污染的影响.结果表明,随着SRT的延长,TMP的增长速率逐渐降低,膜污染得到了有效缓解,其中SRT为30 d时,膜污染最轻.当SRT从10 d延长到30 d时,SMP的含量明显降低,与膜污染变化趋势是一致的.较长的SRT下钙离子更易于累积,钙离子的累积造成了MLVSS/MLSS值的降低,同时也强化了生物絮凝作用,促进了较大絮体的形成.累积的钙离子主要附着于BEPS中,且通过吸附SMP中带负电荷官能团的多糖,导致了较长SRT下SMP含量的降低和BEPS含量的增加.     

一体式膜-生物反应器经济曝气量的试验研究

增大曝气量一方面可提高膜面液体循环流速,从而减缓污泥在膜表面的沉积,降低膜污染形成速率;另一方面曝气量的增加也造成污泥粒径分布的变化,使混合液中细小污泥颗粒增多,从而导致膜孔堵塞,引起膜污染速率增加.一定污泥浓度下存在一个经济的曝气量,使得污泥絮体不大量在膜表面沉积,同时也不会产生更多的细小污泥粒子.实验考察了一体式膜-生物反应器在不同污泥浓度、不同曝气量下膜污染的发展趋势.实验结果:在污泥浓度为3,6,8和10g/L下的经济曝气量分别为36,72,84,120m3/(m2·h),经济曝气量随污泥浓度的增大而增加.     

浸没式双轴旋转厌氧膜生物反应器的膜污染机理研究

试验研究了新型浸没式双轴旋转厌氧膜生物反应器处理啤酒废水的膜污染机理.分析了膜阻力分布情况和膜污染速率及稳定运行时膜过滤阻力随运行时间变化的阻力模型.结果表明,最初很短时间内膜污染受膜孔堵塞模型控制,之后受泥饼层阻力模型控制,后一阶段是膜污染的主要控制阶段.经过146天的运行,膜污染较轻,过滤阻力随时间增大的速率非常缓慢,并在一定膜转速下,过滤阻力保持不变.证实了系统由双轴旋转膜组件形成的湍流可削弱膜表面的浓差极化及泥饼层的形成,从而有效地控制膜污染.     

平板膜生物反应器膜间距与曝气气泡形态对膜污染形成的影响

以平板膜生物反应器为研究对象,研究了不同膜间距(4.0mm,8.0mm,12.0mm)和不同曝气管开孔直径(1.0mm,2.0mm,3.0mm)对膜污染的影响.同时建立了模拟膜生物反应器,采用摄像和图形分析法观测了气泡在膜间的上升运动.结果表明在相同比曝气量下,膜间距为4.0mm时,膜污染程度最轻.摄像和图形分析结果表明膜间距为4.0mm时,气泡形状为球帽形,气泡扭曲变形程度最大,单个气泡冲刷面积最大,但气泡上升速度由于"壁效应"而明显减小.在不同曝气孔径下比较了膜阻力上升速率和活性污泥悬浮液中溶解氧的差异,曝气开孔直径为1.0mm时,膜阻力上升速率最小,活性污泥悬浮液中溶解氧浓度最大,曝气开孔直径为1.0mm的管状曝气器既能有效控制膜污染,又能给微生物提供较高的溶解氧,是较为理想的曝气器.     

膜法富氧曝气和粗内径对外置式中空纤维膜生物反应器性能的影响

膜法富氧曝气可以提高外置式膜生物反应器(RMBR)污水处理负荷,处理效果好,出水无色无味,固体悬浮物(SS)未检出,浊度小于0.1NTU,COD去除率大于95%,氨氮去除率大于98%,满足中水回用标准.试验结果表明,用内径为2 mm聚醚砜(PES)中空纤维膜制作的RM-BR,长期稳定运行而未出现堵塞.增加跨膜压差(TMP)可以增加膜通量,当TMP超过适宜值后表现为通量与TMP无关的特性.提高膜面流速可以削弱污染层的形成,当超过适宜流速后也表现出通量与流速无关的特性.不同的污泥浓度(MLSS)存在适宜的TMP和适宜膜面流速:当MLSS为2.2 g/L、3.1 g/L、4.6 g/L时,适宜的TMP为100 kPa、80 kPa、60 kPa,膜面流速为0.6～0.9m/s.合适的反冲洗周期为40 min,较佳的反冲洗程序为60 s反洗 15 s正向冲洗.反冲洗和化学清洗可分别使膜的通量恢复至新膜的78%和89%.300h的运行表现出较好的稳定性.     

颗粒填料复合式膜生物反应器运行参数对膜污染的影响

为了探讨颗粒填料在减缓膜污染方面的作用,通过正交实验,研究了颗粒填料复合式膜生物反应器(HMBR)中膜通量、悬浮污泥浓度、颗粒填料体积三个运行参数对膜污染的影响.在实验过程中用平均膜过滤阻力的上升速率(K)来表征膜污染速率.结果表明,膜污染速率与膜通量、悬浮污泥浓度成正比,与填料体积成反比,填料颗粒能够有效地减缓膜污染和提高膜生物反应器的运行稳定性.各运行参数对膜污染速率的影响次序为:膜通量>悬浮污泥浓度>填料体积.在本实验条件下HMBR的最佳操作参数是:X=4g MLSS/L,C=20%,J=4.5L/(m2·h).     

厌氧膜-生物反应器的研究及其在废水处理中的应用

综述了废水处理领域中的厌氧膜-生物反应器的基本特点、应用现状,以及国内外研究的进展;重点阐述了厌氧膜-生物反应器中膜污染形成的因素与防治措施;展望对厌氧膜-生物反应器今后的研究方向.     

平板膜生物反应器操作运行条件对膜污染特性的影响

采用正交试验法分析评价浸没式平板膜一生物反应器操作运行条件对膜污染的影响．试验选择了影响膜污染的3个主要因素,结果表明各因素对膜污染的主次关系为：污泥浓度〉抽停时间比〉曝气强度;其优化的操作条件为：污泥浓度5500mg／L,抽停时间比10：4,曝气强度0．3m^3／h．试验同时测定了各部分膜阻力的分布情况,结果表明,外部阻力是膜阻力的主要组成部分,因而设法减轻泥饼层或凝胶层的沉积是减轻膜污染的重要手段．     

膜污染试验装置的研究及其应用

研制了用于膜污染与膜清洗研究用的平板膜,使用该平板膜对沧州炼油厂热电厂水处理车间反渗透设备的膜污染、膜的清洗液配方和清洗方法进行了研究。快速恢复了设备的膜通量,说明平板膜的设计是合理的。     

导流及布气方式对膜生物反应器内部流场影响的数值模拟分析

运用数值模拟,研究膜生物反应器中曝气管路布气位置及导流板对反应器内流场分布的影响,并对3种气水比(10:1、15:1、20:1)进行了优化研究.将模拟结果进行比较发现:“对齐”布气优于“间隔”布气;导流板对反应器内流场特性有较明显的影响,导流作用能有效地改善反应器内气含率的分布状况,提高氧传质效率,增大膜面剪切速度.在相同条件下,其平均膜面剪切速度分别是不加导板的“对齐”和“间隔”布气方式的1.5和1.9倍.当气水比为15:1时,各种布气方式反应器内气含率分布均较大,流场内的涡流均非常明显,整个场内形成了循环流动,膜面剪切速度也达到最大.     

Kinetic analysis of phenol, thiocyanate and ammonia-nitrogen removals in an anaerobic-anoxic-aerobic moving bed bioreactor system

A simulated wastewater containing phenol (2500 mg/L), thiocyanate and ammonia-nitrogen (500 mg/L) was treated in an anaerobic (R1)-anoxic (R2)-aerobic (R3) moving bed biofilm reactor system at different hydraulic retention time (HRT) intervals (total HRT 3-8 days, R1: 1.5-4 days; R2: 0.75-2 days and R3: 0.75-2 days) and feed thiocyanate (SCN(-)) concentrations (110-600 mg/L) to determine substrate removal kinetics. In R1, phenol and COD reduction and specific methanogenic activity were inhibited due to the increase of SCN(-) in feed. Bhatia et al. model having inbuilt provision of process inhibition described the kinetics of COD and phenol utilization with maximum utilization rates of 0.398 day(-1) and 0.486 day(-1), respectively. In R2 and R3 modified Stover-Kincannon model was suitable to describe substrate utilization. In R2 respective maximum SCN(-), phenol, COD and NO(3)(-)-N utilization rates were 0.23, 5.28, 37.7 and 11.82 g/L day, respectively. In aerobic reactor R3, COD, SCN(-) and NH(4)(+)-N removal rates were, respectively, 10.53, 1.89, and 2.17 g/L day. The minimum total HRT of three-stage system was recommended as 4 days.     

膜生物反应器操作条件对EPS含量及膜污染的影响

通过3组平行膜生物反应(MBR)的长期实验,考察了不同污泥负荷和曝气强度下,膜污染状况、EPS浓度及其组分含量之间的关系.结果表明:污泥负荷越高,混合液中所含溶解性EPS含量越高,被污染膜片所粘附的多糖也越多,膜污染速率越快;MBR混合液的可过滤性与溶解性EPS,特别是多糖有较好的线性关系,这表明多糖是重要的膜污染物质.当污泥负荷在0.08 kgCOD/(kgMLVSS·d)左右时,反应器能较长时间稳定运行.在稳定运行的系统中,曝气强度对EPS浓度影响不明显.     

Mass transfer correlation for phenol biodegradation in a fluidized bed bioreactor

Experiments have been carried out in a draft tube fluidized bed bioreactor to study biodegradation of synthetic wastewater containing phenol. The microorganism employed in the study Psuedomonas putida has been immobilized on solid support particles. Studies have been carried out at different feed concentrations of phenol, air flow rates and feed flow rates. The mass transfer coefficient for phenol transfer from bulk phase to the surface of the biofilm on the solid particle has been estimated from observed experimental data using the conservation equations. The mass transfer coefficient was found to be in the range of 0.0726 x 10(-5) to 0.2012 x 10(-5) m s(-1). It was found to increase with increase in feed concentration, air flow rate and feed flow rate. A dimensionless correlation has been developed for the mass transfer coefficient in terms of Sherwood, Reynolds and Schmidt numbers, and the same has been compared with correlations available in literature.     

淹没式MBR去除有机物动力学模型及其应用

针对淹没式MBR的工艺特点,以反应器内物料衡算为基础,建立了有机物去除的动力学模型——ROM模型,得出淹没式MBR对有机底物的去除速率Uy不仅与进、出水中的有机底物质量浓度S0、Sc和水力停留对间tH有关,还与膜组件去除的有机底物质量浓度Sm、污泥停留时间ts有关．利用ROM模型,可以预测反应器内活性污泥浓度X,确定污泥停留时间ts和不排泥条件下反应器内的最大活性污泥浓度Xmax,试验中以啤酒厂废水为例,对模型进行了验证,试验结果与模型计算结果基本一致．     

Experimental observations on the effect of added dispersing agent on phenol biodegradation in a microporous membrane bioreactor

The effect of added dispersing agent tetrasodium pyrophosphate (TSP) on the degradation of phenol by Pseudomonas putida BCRC 14365 in a microporous membrane bioreactor was experimentally studied at 30 degrees C and pH 7. The hollow fibers were pre-wetted with ethanol to make them more hydrophilic. Phenol solution was passed through the lumen of the module and the cell medium was flowed across the shell. All Experiments were carried out at a fixed initial cell density of 0.023 g/L (0.06 optical density). Phenol could be completely degraded with the help of the biofilm formed on the outer surfaces of the fibers even though its level was high up to 3 g/L. It was also shown that the presence of TSP in cell medium could improve biodegradation. The amount of added TSP was optimized to be 1 g/L under the conditions studied. In this situation, 3 g/L of phenol could be completely removed within 76 h, much shorter than the absence of TSP (within 92 h).     

PVC超滤膜处理生活污水及膜污染控制研究

为了研究PVC中空纤维超滤膜直接处理高浓度污水的能力以及膜污染的控制方法,实验将PVC超滤膜采用错流过滤直接处理某污水处理厂生活污水,并采用脉冲进料控制膜污染.结果表明,生活污水经三级过滤后,相关指标达到一级A排放标准:污水浊度降到0.1NTU以下:CODr由120.97 mg/L降到47.34 mg/L,去除率为60.9％;DOC由8.95 mg/L降到4.08 mg/L,去除率为54.4％;细菌截留率为99.6％.实验研究表明,采用低频脉冲进料可以有效提高膜表面的剪切力,缓解超滤膜的污染,与连续运行方式相,低频脉冲进料能提高膜的平衡通量近2倍.     

膜生物反应器在我国的研究现状与趋势:文献计量分析

在CNKI.中国知网、万方数据库与重庆维普数据库中检索了有关我国膜生物反应器(MBR)研究的文献,共得到有效题录7 515条.以文献计量学方法进行统计分析,得到如下一些结论:2001年发文量比上一年增长了1倍,达到103篇,2012年高达965篇,表明MBR的研究发展迅速;该领域作者群体庞大,共有文献作者9 972名,论文作者7 755名,核心作者群已形成;研究机构中,哈尔滨工业大学发文量居首位;刊发该领域论文的期刊共742种,《中国给水排水》发文量位居首位.关键词分析表明,膜污染是最重要的研究热点;膜组件的主要形式有动态膜、中空纤维膜、平板膜;膜材料方面,以超滤研究最多;MBR属于广普的污水生化处理技术.新型MBR工艺的研究取得了较大进展.本文明确了我国MBR研究现状,分析了其发展趋势,为今后的研究和实践提供有益的参考.     

UF处理生活污水过程中的膜污染和膜清洗研究

采用多种化学清洗剂对UF处理生活污水过程中被污染的UF膜进行了清洗研究，初步分析了产生膜污染的因素．结果表明，在被污染的膜上，有机物和无机盐垢相互覆盖，用次氯酸钠和酸交替清洗膜可以获得较好的清洗效果，     

火电厂中水回用RO膜污染特征研究

城市污水深度回用为火力发电厂锅炉补给水已成为世界各国解决缺水问题的主要方案之一,中水水质对深度回用工艺中反渗透膜的影响不容忽视.将电厂中水回用工程中污染的反渗透膜组件进行解剖分析,通过加压染料试验、表观观察、烧失量分析、SEM-EDX、GC-MS等方法对膜面污染物及其在膜面的分布特征进行研究.结果表明,膜面主要为有机污染,主要污染物为烃类、脂肪酸类物质;少量无机污染主要是SiO2;污染物总量沿从膜卷进口端到出口端的方向逐渐增多,无机污染的变化与之相同,而有机污染的变化与之相反.表明阻垢和杀菌预处理系统及维护管理工作完善.