投加粉末活性炭对MBR中膜污染的影响

考察了投加粉末活性炭(PAC)对MBR中污泥混合液特性和膜污染的影响,并探讨了影响机理.结果表明,PAC的投加使污泥絮体平均粒径从53.25μm增至85.24 μm;混合液中的溶解性微生物代谢产物(SMP)含量与污泥比阻之间具有很好的正相关性,投加PAC可降低混合液中的SMP含量(平均值从87.17 mg/L降至65.54 mg/L),进而降低了污泥比阻值,减轻了膜孔堵塞程度,增加了膜的透过性,减缓了凝胶层污染速度,从而可有效减轻膜污染,延长膜组件的运行周期.     

MBR/PAC工艺处理微污染源水的膜污染机理及控制

采用膜生物反应器(MBR)与粉末活性炭(PAC)的组合工艺(MBR/PAC)处理微污染源水,考察了膜污染的机理与特征,探讨了控制膜污染的措施。结果表明:MBR/PAC工艺处理微污染源水时的膜污染发展速度较快;膜污染以滤饼层沉积和有机物膜孔污染为主,同时伴随着少量的无机物污染;膜固有阻力、滤饼层阻力、凝胶层与膜孔堵塞阻力分别占膜总阻力的15%、43%和42%。只用清水冲洗膜表面可使膜过滤性能恢复35.7%~38.5%;而用0.3%~0.5%的NaClO浸泡足够时间后,膜过滤性能基本得到恢复;在碱洗后增加稀酸清洗,可进一步提高清洗效果。     

PAC/MBR处理微污染地表水的中试研究

采用投加粉末活性炭(PAC)的膜生物反应器(MBR)复合工艺——PAC/MBR处理微污染地表水,考察了对浊度、CODMn和氨氮的去除效果。膜生物反应器的有效容积为4m3,采用聚偏氟乙烯平板膜,膜孔径为0.09～0.12μm,总膜面积为85.2m2;MBR的进水流量为1200L/h,一次性投加PAC为1g/L,气水比为5∶1;采用恒压操作、间歇抽吸方式出水,操作压力为0.1MPa,抽停比为8min/2min。中试结果表明,该工艺对沉淀池出水中浊度、CODMn和氨氮的平均去除率分别为98%、33%和53%,能抵抗水质和水温变化的冲击,有效保障出水水质。在PAC/MBR系统中,PAC吸附、生物降解和膜截留作用在去除不同分子质量有机物的过程中具有较好的互补性。投加PAC有助于在膜表面形成稳定的生物活性炭动态膜,保证了恒定的出水流量。     

臭氧预氧化/MBR工艺处理微污染原水的研究

采用臭氧预氧化/膜生物反应器(O3/MBR)工艺处理微污染地表水,通过30 d的稳定运行考察了系统的除污效能,并通过观察膜表面的微观形态对膜污染的机理进行了初步探讨。初始阶段向MBR中一次性投加2 g/L的粉末活性炭(PAC)作为生物载体,并控制水力停留时间(HRT)为0.5 h、臭氧投量为1.5 mg/L。结果表明,O3/MBR系统由于超滤膜的截留作用对颗粒物的去除非常有效,对浊度的平均去除率达到99.3%;对CODMn、DOC、UV254也有一定的去除效果,平均去除率分别为32.6%、18.7%和30.1%。尽管臭氧氧化使水中的AOC浓度有所增加,但经MBR工艺处理后,整个系统对AOC的去除率为13.4%,生物稳定性得到了提高。运行结束后的扫描电镜观察显示,超滤膜的膜孔被污泥层覆盖;通过原子力显微镜观察发现污泥层的表面粗糙不平,这两者均表明污泥层造成了膜污染。尽管该污泥层导致了跨膜压差的增加,但同时也起到了预过滤作用。     

改进型MBR处理生活污水及减缓膜污染的效能研究

通过长期运行试验,考察了改进型膜生物反应器(MBR)对污染物的去除效果和减缓膜污染的能力.结果表明,改进型NBR对COD和NH3-N的去除效果与传统MBR的类似,出水COD和NH3-N分别低于50 mg/L和5 mg/L;改进型MBR对TN的去除效果优于传统MBR,且具有更好的减缓膜污染的能力,在近90d的连续运行过程中,改进型MBR的膜组件仅需清洗2次.而传统MBR的膜组件则清洗了5次.     

MBR/RO组合工艺处理LCD有机废水的中试研究

研究了膜生物反应器(MBR)与反渗透(RO)组合工艺对LCD有机废水的处理效果和运行稳定性。结果表明,在进水pH值、COD、TP、TN、NH4+-N、浊度分别为9.63、569 mg/L、1.54mg/L、98 mg/L、6.15 mg/L、2.58 NTU的条件下,系统出水pH值为6.43～7.59、COD≤14 mg/L、TP≤0.05 mg/L、TN≤1.49 mg/L、NH4+-N≤0.42 mg/L、浊度≤0.20 NTU,可达到《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)的Ⅳ类标准。其中,A/O生物处理单元的缺氧段对COD的降解和TN的转化起主要作用,对两者的去除率分别为67%和54%。试验期间超滤(UF)和RO单元的膜通量稳定,UF的跨膜压差和RO的运行压力分别小于7 kPa和1.3 MPa,两个膜单元运行稳定。由此说明,MBR/RO组合工艺可高效稳定地处理LCD有机废水。     

膜生物反应器净化微污染原水的试验研究

以某微污染河网水为原水,考察了膜生物反应器/粉末活性炭(MBR/PAC)工艺对其处理的效果和运行特性,并与超滤工艺进行比较。膜组件采用聚乙烯中空纤维超滤膜,膜孔径为0.2μm,面积为2 m2;组合工艺的活性炭和污泥浓度分别为0.5、2 g/L;通过时间控制器控制出水泵间歇运行,开/停时间比为8 min/2 min。结果表明:与超滤工艺相比,MBR/PAC工艺对CODMn、TOC、UV254、UV410等有机污染指标的去除效果显著提高,其中对UV410的去除率为85%~100%,对CODMn、TOC、UV254的去除率均可达50%以上,出水CODMn满足生活饮用水卫生标准。对氨氮、铁和浊度的去除率分别超过80%、87%和90%,出水值分别低于0.5 mg/L、0.1 mg/L和0.5 NTU,满足《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)的要求。     

膜生物反应器在污水深度处理中的技术研究

试验研究了以膜生物反应器(MBR)为核心的单元式再生水处理装置(处理能力为30m3/d)在设置成A/O型MBR和A2/O型MBR两种工艺组合和不同运行条件下(如安装BS填料、投加PAC、改变原水条件和增减膜组件数量等)对城市污水的深度处理效果。试验结果表明单元式再生水处理装置具有较高的污泥浓度(MLSS=10000～12000mg/L)和较强的抗冲击负荷(温度、水质变化等)能力。在不同工况下CODcr、BOD5、NH3-N、TN、SS、浊度、色度和粪大肠菌群数等指标均达到或优于国家一级A标准。优化的A2/O型MBR工艺的各项出水指标达到或优于国家一级A标准。BS填料可明显提高生物脱氮效率。     

改良型氧化沟扩容改造AAO-MBR工艺工程设计

针对四川省某县城市污水处理厂存在的处理能力不足、厂区用地紧张、出水水质亟需提标等问题,扩容改造工程中将现状改良型氧化沟改造为AAO生化池,现状二沉池改造为MBR膜池,并同时新建一座MBR膜综合车间与之配套,形成新的AAO-MBR深度处理工艺。工程完成后,污水处理能力由3. 0×10⁴m³/d提升至3. 5×10⁴m³/d,实际运行出水COD≤25. 0 mg/L、NH₃-N≤1. 5 mg/L、TN≤8. 0 mg/L,出水水质满足《四川省岷江、沱江流域水污染物排放标准》(DB 51/2311—2016)相关标准。工程总投资为3 589. 2万元,MBR膜系统运行成本为0. 439元/m³,结合整体厂区运行工况,总处理成本稳定在1. 15～1. 30元/m³之间。     

PAC-UF组合工艺去除水中腐殖质类有机物效能及膜污染研究

研究了采用PAC-UF组合工艺处理含有腐殖酸的水时,PAC投加量对膜通量、有机物去除率和膜污染阻力的影响。结果表明,有机物去除率随PAC投加量的增加而提高;膜通量在低PAC投加量下得到提高,在高PAC投加量下降低;水中腐殖质类有机物主要造成不可逆膜污染;PAC投加量为20 mg/L时,能有效降低不可逆污染阻力,缓解膜污染。     

混凝沉淀/PAC吸附/超滤工艺处理引黄水库冬季原水

采用混凝沉淀/粉末活性炭吸附/超滤工艺(简称PAC-UF工艺)处理黄河下游引黄水库冬季原水,中试结果表明:当处理冬季低温低浊水时,聚合氯化铝的最佳投量为6 mg/L,粉末活性炭的最佳投量为20 mg/L;PAC-UF工艺可以将出水的浊度控制在0.1 NTU以下,去除率达98%以上;投加20 mg/L的粉末活性炭能使混凝沉淀/UF工艺对COD_(Mn)和UV_(254)的平均去除率分别提高12%和15%;同时,投加粉末活性炭还能够缓解超滤膜的不可逆污染,但缓解的程度有限.     

粉末活性炭和超滤组合工艺处理低温低浊水试验研究

通过浸没式超滤试验考察了粉末活性炭和超滤组合工艺对低温低浊水的净水效能以及对膜污染的缓解作用,并对其机理进行探讨.试验结果表明,粉末活性炭和超滤组合工艺处理低温低浊水时,能够降低膜表面的负荷,对可逆污染和不可逆污染具有一定的缓解作用;粉末活性炭投加量为10mg/L时,粉末活性炭和超滤组合工艺出水的浊度低于0.06NTU,对CODMn,UV254的平均去除率分别为20.9%,25%,比单纯的超滤工艺的去除率分别提高了10%,15%.     

矿井水处理聚合氯化铝残留物对超滤膜污染的影响

针对矿井水混凝处理过程中投加的聚合氯化铝(PAC)残留物对超滤膜的污堵问题,采用在聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜前投加不同量的PAC对矿井水进行混凝和超滤试验,考察PAC不同投加量下浊度、污染指数(SDI)、残留铝含量、跨膜压差(TMP)和归一化膜比通量(NSF)间的相互关系及对超滤膜的影响。结果表明:当PAC投加量为35~40 mg/L时,混凝上清液中SDI最小为5. 3,残留铝含量约为0. 16~0. 23 mg/L,浊度约为6. 0~8. 0 NTU。跨膜压差随着PAC投加量、残留铝含量和pH值的增加而上升。当PAC投加量为40 mg/L、残留铝含量为0. 18 mg/L、pH值为4. 2~5. 2时,跨膜压差(TMP)最小值约为64. 8~68. 4 kPa。水中残留铝存在形态在不同pH值条件下可相互转化,其聚合态和絮凝体粒径又影响着超滤膜污染,酸性条件(pH值为4. 2~5. 2)下更有助于减少残留铝对超滤膜的污染。     

两种膜的前端处理技术减缓膜污染的试验研究

通过超滤膜过滤粉末活性炭预处理长江水和混凝沉淀预处理太湖水的上清液试验,比较各工艺中有机物极性含量的变化,结合膜的扫描电镜照片,探讨粉末活性炭和混凝沉淀预处理技术对膜污染的减缓作用。结果表明,疏水性有机物是造成膜污染的主要因素,亲水性有机物对膜污染的影响较小。超滤膜分别过滤经20 mg/L投量的粉末活性炭预处理的长江水样和25 mg/L投量的聚合氯化铝预处理的太湖水样时,相比直接过滤2种原水,超滤膜反洗后膜通量可有效恢复。粉末活性炭和混凝沉淀预处理后,膜表面形成的滤饼层较松散,易被周期性反洗排出膜组件,滤饼层可阻止疏水性有机物直接沉积在膜表面,减缓超滤膜污染,同时也可提高超滤膜出水的化学安全性。     

粉末活性炭/污泥回流工艺强化膜前预处理的研究

采用粉末活性炭(PAC)吸附/混凝沉淀/浸没式超滤膜组合工艺处理苏州市某河水,考察了PAC/污泥回流工艺对膜前预处理的强化效果及对膜污染的影响,并与常规混凝沉淀、污泥回流强化混凝沉淀、PAC吸附/混凝沉淀等3种预处理工艺进行了对比。结果表明,PAC/污泥回流强化预处理工艺对浊度、DOC、UV254和THMFP的去除率分别为80.2%、47.5%、42.3%和52.3%,均比其他预处理工艺的高,对MW30 ku和MW1 ku有机物的去除效果明显。PAC/污泥回流强化预处理和超滤膜组合工艺对浊度、DOC、UV254和THMFP的去除率分别可达到99.2%、54.1%、47.2%和60.2%;经过15 d的运行,超滤膜的跨膜压差基本保持稳定,而其他预处理工艺虽能在一定程度上减轻膜污染,但无法避免不可逆膜污染的发生。     

超滤处理微污染水库水的中试研究

进行了直接超滤和微絮凝-超滤处理微污染水库水的中试研究.结果表明：两组超滤工艺的出水水质均符合建设部《城市供水水质标准》（CJ/T 206-2005）要求;微絮凝-超滤工艺在改善出水水质和缓解膜污染方面均优于直接超滤工艺;微絮凝-超滤工艺的最佳混凝时间为120 s左右,聚合氯化铝的最佳投量为2 mg/L左右（以Al2O3计）,在相同的投量（即相同的物质的量浓度,以金属离子计）下铁盐比铝盐的混凝效果好.     

PAC/PS预处理对水中镉的去除及UF膜污染控制

采用粉末活性炭耦合过硫酸盐(PAC/PS)作为超滤的预处理工艺,考察其对原水中镉和天然有机物的去除效果,以及对超滤膜污染控制的影响。结果表明,对于镉超标6倍的原水水样,当PAC和PS投加量分别为30 mg/L和300μmol/L、接触时间为60 min时,UV₂₅₄、DOC和镉的去除率分别可达到91.7%、68.2%和92.7%,镉浓度可降至《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)规定的限值(5μg/L)以下;与直接超滤相比,设置PAC/PS预处理工艺后超滤膜比通量提升了50.5%,XDLVO预测模型中胶体污染物-超滤膜相互作用的总界面能降低了75.38%,超滤膜污染减轻。     

Novel electrokinetic approach reduces membrane fouling

An innovative submerged membrane electro-bioreactor (SMEBR) was built to reduce membrane fouling through a combination of various electrokinetic processes. The objective of this research was to assess the capability of SMEBR to reduce fouling under different process conditions. At the bench scale level, using synthetic wastewater, membrane fouling of the SMEBR was compared to the fouling of a membrane bioreactor (MBR) in five runs. Different protein concentrations in the influent synthetic wastewater were selected to develop different membrane fouling potentials: high (240 mg/l), low (80 mg/l) and zero protein addition. The MBR and SMEBR were operated at a flux equal to the membrane critical flux in order to create high fouling rate conditions. Membrane fouling rate, expressed as the change in the trans-membrane pressure per day (kPa/d), decreased in the SMEBR 5.8 times (standard deviation (SD) = 2.4) for high protein wastewater, 5.1 times (SD = 2.4) for low protein content, and 1.3 times (SD = 0.7) for zero protein, when compared to the MBR. The supernatant concentrations of the soluble microbial products (SMP) were 195–210, 65–135 and less than 65 mg/l in respective experimental series. Following the bench scale study, membrane fouling was assessed in a pilot scale SMEBR, fed with raw un-clarified municipal wastewater, and operated under real-sewage variable quality conditions. The pilot SMEBR exhibited three times smaller membrane fouling rate than the MBR. It was concluded that electrokinetic processes generated by SMEBR led to a reduction of membrane fouling through: i) removal of soluble microbial products (mainly protein and polysaccharides) and colloidal organic materials; ii) change of the structure and morphology of the suspended solids due their conditioning by DC field.     

Characterization of biofilm structure and its effect on membrane permeability in MBR for dye wastewater treatment

Two membrane bioreactors were operated at aerobic (DO=6.0mg/L) and anoxic (DO<0.3mg/L) conditions for the treatment of synthetic dye wastewater to determine the effect of dissolved oxygen on membrane filterability. The rate of membrane fouling for the anoxic MBR was five times faster than that for the aerobic MBR. Differences in the nature of the biofilm that was formed on the membrane surface as the result of different DO level was the main factor in the different fouling rates. The biofilm structure was characterized using digital image analysis techniques. Biofilm images were obtained using confocal laser scanning microscopy (CLSM) at various operation points. Structural parameters were then computed from these images using an image analysis software (ISA-2). The structural parameters indicated that the anoxic biofilm was thinner than the aerobic biofilm but the anoxic biofilm was spread out on the membrane surface more uniformly and densely, resulting in the higher membrane fouling. Based on the extracellular polymeric substances (EPS) visualization and quantification, it was also found that EPS, key membrane foulants were spread out more uniformly in the anoxic biofilm in spite of lower amount of EPS compared to that in the aerobic biofilm.