膜生物反应器中膜的污染与清洗

通过不同清洗方法对膜通量恢复效果的评价以及对污染膜和各步清洗后对膜表面和断面形貌的观察，对膜生物反应器工艺中的膜污染特征和膜污染进行了研究。结果表明，清水冲洗能消除纤维膜之间淤积的污泥和膜表面松散的污染层，次氯酸钠可以清除膜表面的微生物和有机污染物，而硫酸和柠檬酸能清除膜上的无机物垢。在膜外表面的污染物主要为生物膜和凝胶层污染，而膜内表面的污染物主要为滋生的微生物和无机污染物。对应各步清洗后膜通量的恢复，可以推出，在试验的工艺条件下，无机物污染对膜过滤阻力的影响较大。在此基础上．为延缓膜污染对膜生物反应器提出三点建议．     

膜生物反应器中减缓膜污染技术的研究

膜污染是膜生物反应器(MBR)发展应用的瓶颈.从膜的性质、污泥混合液性质和运行操作条件三方面系统论述了膜生物反应器中膜污染的影响因素,重点总结了相应的减缓膜污染的技术方法,并指出了将来膜污染防治技术的研究方向.     

活性炭减缓膜生物反应器膜污染的研究

针对膜生物反应器(MBR)中膜污染现象,提出投加活性炭方法抑制膜污染。对比了粉末活性炭(PAC)和颗粒活性炭(GAC)对MBR出水水质及膜污染速率的影响,分析了活性污泥性质,如溶解性微生物产物(SMP)、胞外聚合物(EPS)、絮体粒径分布、毛细吸水时间(CST),及膜面污泥层,得到了膜污染减缓机理。结果表明,MBR对总有机碳(TOC)和氨氮的去除率分别大于97%和98%,PAC组TOC去除率略高于GAC组和对照组。PAC的加入明显减少了与膜污染相关的SMP和松散结合型胞外聚合物(LB-EPS)浓度,降低了膜污染速率。GAC则主要通过冲刷破坏膜表面污泥层,抑制污泥层的生长,减缓了膜污染。     

膜污染产生机理及解决办法

分析了膜污染形成机理,对导致膜污染的因素进行了深入探讨;因物理的或物理化学的以及浓差极化作用,会使膜的内外表面受到污染,造成膜通量的下降,分离效率降低;膜本身的结构及其材料性能,水体中污染物的性质与活性对膜污染起着重要的作用;操作条件的改变,可以改善膜污染程度;讨论了膜污染控制方法及膜污染后的清洗方法,可以采用物理法、化学法对被污染的膜进行清洗,能够使其恢复功能。     

MBR处理生活污水试验中膜污染的清洗

采用膜生物反应器处理生活污水,对COD和氨氮的去除率分别为80％～90％和85％;通过对膜表面和断面的场发射扫描电镜观察,发现膜污染物主要覆盖在膜外表面,对膜的内部结构没有造成影响;酸洗对膜表面的无机垢体污染物的清除效果较为显著,比较NaOH和NaClO的清洗效果,结果表明NaClO对膜通量恢复效果最好,但对膜材料造成了一定程度的损坏。通过EDX分析可知膜污染物以有机污染物为主,而洗脱液中的蛋白质污染物又是其中的主要成份。     

膜生物反应器污染原因分析及清洗方法的选择

膜生物反应器（MBR）是膜分离技术与传统活性污泥法生物处理技术相结合的一种高效的处理工艺,具有出水水质好,占地面积小等优点,但随着运行时间的延长,膜通量逐渐减小。本文针对膜生物反应器的污染机理,通过中试试验,选择合理的清洗药剂和清洗方式,有效恢复膜通量。     

膜生物反应器处理难降解印染废水的膜污染微观特性研究

通过对0.22、0.65、1.2μm的混合纤维素膜和聚偏氟乙烯(PVDF)膜过滤难降解印染废水的对比试验,分析了膜生物反应器处理难降解印染废水时通量下降的影响因素.结果表明,在操作压力0.2MPa、膜面流速4m/s、温度28℃的条件下,孔径为0.22μm的膜稳定通量最高,孔径为1.2μm的膜稳定通量最低;同时,在运行时间相同的条件下,聚偏氟乙烯膜的耐污染能力优于混合纤维素膜.     

毛细管膜生物反应器中加沸石对膜污染的影响

通过处理生活污水时毛细管膜污染状况的研究，考察了膜水通量随沸石投加量而变化的情况。在操作压力为0．025MPa，膜面流速为0．8m/s，p(MLSS)为3000mg／L的条件下，与不投加沸石直接处理生活污水相比，沸石的投加使膜水通量上升，总阻力下降；试验还探讨了沸石最佳投加量问题。结果表明，沸石的投加可改善膜面泥饼性质，提高水通量，是一种积极的膜污染防治手段。     

AHL-QS减缓膜生物反应器膜污染研究进展

首先介绍N-乙酰高丝氨酸环内酯（N-acyl homoserine lactone,AHL）型生物群体感应（quorum sensing,QS）信号分子对膜生物反应器（membrane bioreactor,MBR）膜表面形成生物膜的调节机制,通过AHL-QS信号分子细胞间的交流,可决定生物膜形成及胞外聚合物（extracellular polymeric substances,EPS）分泌;系统阐述了应用AHL-QS信号分子降解酶及淬灭剂对MBR生物膜污染的控制效果,抑制或降解信号分子可显著降低生物膜形成能力,从根本上控制膜污染。此外,针对降解酶及淬灭剂新的固定化技术在MBR中的应用也作了介绍,如磁性载体、膜表面负载、微生物-管束及多孔微球包埋细胞技术。以AHL-QS为基础的膜污染控制策略对于MBR应用前景广阔,然而该技术的工程化研究仍有待进一步深入;加强AHL-QS信号分子识别及进一步明确QS系统对微生物代谢机制的影响是该领域未来重要的研究方向。     

基于群体淬灭理论MBR减缓膜污染研究进展

膜生物反应器(membrane bioreactor,MBR)已成为一个十分有前景的废水处理工艺,该工艺具有出水水质好、占地面积小等优势.然而,由于微生物附着在膜表面而发生的生物污染现象,致使出水通量下降,限制了MBR的大规模推广应用.最近,一种新兴的、基于群体感应(quorum sensing,QS)的群体淬灭(quorum quenching,QQ)技术在延缓MBR膜污染领域的应用备受关注.QQ通过干扰群体感应系统而阻止其所依赖信号分子的基因表达,从而可有效抑制膜表面生物膜的形成.本文首先介绍了群体感应机理,并根据不同的群体淬灭物质,归纳总结了群体淬灭技术在延缓MBR膜污染的最新研究进展,最后对该领域的研究进行了展望.     

膜生物反应器膜污染的研究进展

从膜的结构性质、反应器操作条件、处理液微生物性质三个方面介绍了膜生物反应器膜污染机理研究的进展,总结了优化膜生物反应器设计、调节膜生物反应器操作条件、在线超声控制、化学方法等膜污染控制的常用方法,对未来膜污染研究进行了展望。     

运行条件对N-乙酰化壳聚糖超滤膜污染的影响

考察了N-乙酰化壳聚糖超滤膜运行过程中分离介质浓度、pH值、膜面流速、操作压力和操作时间对膜污染的影响。实验结果表明:分离介质浓度越高、pH值越低、膜面流速越小、操作压力越高和操作时间越长,膜受到的污染越严重;当印染废水色度120ppm以下,pH值6.5左右、膜面流速0.8m/s左右、操作压力0.6MPa以下,可使膜在五天时间内的污染度降低到20%。     

Modeling of Particle Fouling and Membrane Blocking in Submerged Membrane Filtration

Abstract

The models of particle fouling and membrane blocking in a submerged membrane filtration are developed in this study. The effects of operating conditions, such as aeration intensity (air flow rate) and filtration pressure, on the filtration flux, membrane blocking, and cake formation are discussed thoroughly. The experimental results show that the filtration resistances due to cake formation and membrane blocking play significant roles in determining the overall filtration resistance, but the latter one is more dominant. An increase in aeration intensity leads the filtration flux to increase due to the reduction of cake formation on the membrane surface. However, a higher filtration pressure causes more severe membrane internal blocking and then to lower filtration flux. The cake properties and the filtration resistance due to membrane blocking are analyzed and can be regressed to empirical functions of filtration pressure. A force balance model for particle deposition on the membrane surface is also derived. In order to estimate the shear stress acting on the membrane surface, the diameter, shape, and rising velocity of air bubbles are analyzed based on hydrodynamics. Once the model coefficients are obtained, the pseudo‐steady filtration flux under various conditions can be estimated by the proposed model and the basic filtration equation. The calculated results agree fairly well with the available experimental data.     

N-乙酰化壳聚糖超滤膜污染的控制

探讨了原料液预处理、超声清洗和表面活性剂膜面表面改性三种强化措施对N-乙酰化超滤膜超滤过程中的浓差极化和膜污染的控制,结果表明:经过原料液真空抽滤和20-30W超声15min以及在非离子表面活性剂APE中浸泡10h的物理和化学清洗相结合的方式,可使膜在一个月内保持纯水渗透通量在5.6ml/(cm2.h)。     

Sustainable Flux Fouling in a Membrane Bioreactor: Impact of Flux and MLSS

Abstract

The long term sustainable flux behavior of a submerged membrane bioreactor operated under a steady state conditions at a range of mixed liquor suspended solids (MLSS) concentrations has been examined. Comparison of fouling rates at a number of imposed fluxes has been made between long term filtration trials and short term tests using the flux step method. Results indicate an exponential relationship between fouling rate and flux for both long and short term trials, although the value was an order of magnitude lower during long term tests. Moreover, operation during long term trials is characterised by a period of pseudo stable operation followed by a catastrophic rise in TMP at a given critical filtration time (t_filt) during trials at 6 g · L^?1. This time of stable operation, t_filt, is characterised by a linear relationship between fouling rate and flux. Results have been compared with the literature. Data for membrane fouling prior to the end of t_filt yielded a poor fit with a recently proposed model. Trends recorded at t>t_filt revealed the fouling rate to follow no definable trend with flux, contrary to the notion that fouling beyond the critical filtration time relates to solids deposition.     

原水颗粒物对超滤膜通量的影响及其污染机理

随着原水水质的日益恶化和水厂出水指标逐渐严苛,自来水厂常规处理工艺面临着严峻的考验与挑战。超滤膜技术在现有水厂技术改造及深度处理扩建领域具有广泛的应用空间和价值。不同类型、浓度的原水颗粒物对超滤膜通量及污染机理的影响存在明显的差异。该文针对原水颗粒物的类型和浓度,开展系统的试验研究与分析,以便为超滤膜在自来水厂提标改造工程中的应用提供理论依据。     

Influence of Dissolved Organic Carbon and Suspension Viscosity on Membrane Fouling in Submerged Membrane Bioreactor

Abstract

This paper deals with the membrane fouling in membrane bioreactor (MBR). Based on the experimental data obtained in the MBR pilot plant study, the influence of F/M ratio on the irreversible and reversible fouling was discussed in the wide range of MLSS concentration. In the case of lower MLSS concentration (2,000–3,000 mg/L), irreversible fouling rate of membrane increased with increasing F/M ratio because of the accumulation of DOC in the mixed liquor. It seems that soluble microbial products with the similar size of the membrane pore will be most responsible for the irreversible fouling. In the case of higher MLSS concentration (8,000–12,000 mg/L), reversible fouling rate of membrane increased with increasing F/M ratio because of the increased suspension viscosity caused by the increased activated sludge size or volume even in the same MLSS concentration.     

膜生物反应器中膜的清洗研究

对膜生物反应器处理柠檬酸酸洗废水中膜的清洗进行了研究，通过不同的清洗方法对膜通量的恢复程度进行评价。确定了反冲洗时间及反冲洗周期，经过试验研究与分析，在反冲洗的同时结合正洗的清洗方法，效果好于单纯的反冲洗方法；确定了化学清洗剂种类、清洗剂的用量以及化学清洗周期。采用物理清洗与化学清洗相结合的方法，清洗效果很好。保证了MBR的稳定运行。     

磁粉对减缓MBR膜污染的作用

本研究提出一种通过向MBR投加磁粉(Fe_3O_4)来减缓膜污染的新对策,通过对比考察了磁粉对污泥混合液脱氢酶活性、胞外聚合物(EPS)、溶解性微生物产物(SMP)和毛细吸水时间(CST)的影响;用扫描电镜(SEM)对膜片表面进行了结构表征。结果表明,磁粉能增强微生物活性并减少污泥混合液中EPS和SMP的含量,从而有效减缓膜污染。