群体感应信号分子对MBR自养脱氮系统膜污染的影响研究

基于膜生物反应器(membrane bioreactor,MBR)的自养脱氮工艺是近年来发展起来的一种新型生物脱氮技术,具有曝气能耗小、无需消耗有机碳源及去除负荷高的优势.然而,持续的抽吸出水使得膜丝表面微生物生长进而堵塞膜孔形成膜污染,出水通量的严重下降限制了该工艺的发展及应用.本文利用微生物的自身调控机制,考察了不同浓度的信号分子C_8-HSL(2,5,6μmol/L)对MBR自养脱氮系统膜污染速率、脱氮性能及污泥分泌胞外聚合物(extracellular polymeric substance,EPS)和溶解性微生物产物的影响规律.结果表明,随着信号分子浓度的增加,膜污染速率减缓,膜污染周期分别从14天延长到20、23、25天.在停止添加信号分子后,膜污染周期再次缩短到12天.氨氮去除率随着信号分子浓度的增加而升高,但6μmol/L的信号分子诱导了亚硝酸盐氧化细菌的活性,不利于自养脱氮.研究表明,5μmol/L的信号分子既可有效减缓膜污染,降低膜面EPS,同时可促进氨氮去除,该结果为解决MBR膜污染提供了新的途径,有助于促进MBR自养脱氮工艺的应用.     

TiO_2动态改性膜应用于MBR的研究

采用二氧化钛(TiO_2)纳米粒子对聚偏氟乙烯中空纤维膜微滤膜(PVDF MF,0.1μm)和实验室自制聚砜中空纤维膜超滤膜(PSF UF,0.05μm)进行表面亲水改性,以期提高膜的抗污染能力.采用膜接触角、纯水通量、出水TOC、膜压差和扫描电子显微镜(SEM)进行表征了TiO_2动态膜的性能.将TiO_2纳米颗粒改性后的PVDF MF和PSF UF膜应用于膜生物反应器(MBR)处理模拟焦化废水(TOC=500 mg/L),考察了其对MBR过滤性能的影响.实验结果表明,改性后膜的水接触角明显减小,亲水性增强,TMP升高速率明显降低,模拟焦化废水,TOC的去除率平均可达95%,经返洗及次氯酸钠清洗后膜表面TiO_2层外观没有明显变化.改性后的膜组件较显著地增加了MBR的膜抗污染的优势,且具有一定的稳定性.因此,将TiO_2动态改性耐污染膜应用于MBR是可行的.     

MBR与NF联用净化微污染水源水研究

对纳滤膜在不同产水率条件下的净水性能和膜通量衰减过程,以及纳滤膜在产水率90％条件下的运行特性进行了分析.采用MBR作为预处理与纳滤膜联用,考察联用工艺对水中氨氮和有机物的去除效果,以及MBR膜和纳滤膜的污染情况.结果表明,相比于额定工况,纳滤膜在90％产水率条件下运行,对有机物的去除率和脱盐率分别降低4％和3.5％,仍具有优越的净水性能;膜通量衰减速度增加17％.研究同时表明,降低纳滤膜进水中有机物的浓度能够有效缓解纳滤膜的污染过程,使纳滤膜能够在90％产水率条件下保持较高的通量.MBR与纳滤膜联用对氨氮和TOC表现出良好的去除效果,在进水浓度为1.5 mg/L、3.5 mg/L时,出水分别降低到0.4 mg/L、0.2 mg/L.MBR通过去除水中的颗粒物和有机物,有效地缓解了纳滤膜的污染过程,在60天的运行中纳滤膜通量仅下降24.7％,但MBR膜TMP增长较快,试验中共进行了6次膜清洗.     

内嵌碳纳米管层的导电正渗透膜制备及其缓解有机污染的研究

针对正渗透(FO)膜的有机污染问题,在多孔聚醚砜(PES)载体和聚酰胺(PA)活性层之间嵌入碳纳米管(CNTs)中间层制备导电FO膜的基础上,考察外加电场条件下导电FO膜缓解有机污染的可行性.结果表明,在嵌入CNTs中间层后,相比于常规FO膜,导电FO膜的表面粗糙度由(33.85±4.05) nm增加到(46.85±6.55) nm,表面电阻由2.1×10~(12)Ω大幅降低到54.7Ω;导电FO膜的清水通量提升了2.33倍,盐通量与水通量的比值降低4.72倍左右,运行性能显著提升.在未施加电场条件下的有机污染实验表明,导电FO膜的通量衰减率仅比常规FO膜下降了1.9%,而膜面污染物数量没有变化.然而,当施加2 V电场后,导电TFC-FO膜的通量衰减率比常规FO膜下降了10.1%,且膜面污染物的量减少了94.6%.CNTs中间层的引入有效提升了FO膜性能,并且在外加电场的条件下,可以有效缓解有机污染.     

好氧颗粒污泥膜生物反应器的研究进展

好氧颗粒污泥膜生物反应器(AGMBR)是一种将好氧颗粒污泥与膜技术相结合的复合式膜生物反应器(MBR)工艺,具有高质出水和低膜污染的特点.综述了AGMBR的典型构型和好氧颗粒污泥(AGS)的特性研究、AGMBR对有机物与营养元素的去除效能、膜污染的控制以及运行参数优化等方面的研究进展,并展望了AGMBR的应用前景和面临的挑战.     

MBR膜污染的形成及其影响因素研究进展

拥有众多优势的膜生物反应器(MBR)技术在污废水处理方面有着广阔的应用前景,膜污染一直是MBR技术应用研究的热点和难点.膜污染的形成和主要污染因素的探讨为MBR膜污染研究奠定了基础,而确定操作工艺条件和膜特性对膜污染的影响规律,可为MBR系统设计或运行中减缓和控制膜污染提供指导.本文概述MBR膜污染的形成过程、主要污染因素及操作参数和膜性能对膜污染的影响.     

颗粒物质控制膜污染的增强型膜生物反应器工艺的研究

用于废水处理的膜生物反应器工艺(MBR),是指通过膜过滤实现活性污泥与产水的分离的新型生化法处理废水技术.由于MBR具有占地面积小和出水水质好的优点,膜生物反应器成功应用到废水处理中的案例正在迅速增加.膜污染是MBR废水处理工艺面临的主要问题之一.膜污染会导致膜的渗透性能降低,为此必须通过化学清洗才能恢复膜的性能.为了实现无化学清洗的MBR工艺,研究使用持续物理冲刷去除膜污染层的方法.在活性污泥中加入颗粒物质(粉料),通过这些颗粒物质的持续冲刷作用实现去除膜污染层的目的.经过8个多月的实验,膜组件的渗透性能保持不变,通量可以达到40 L/(m2.h)以上.系统安装了在线的浊度仪作为产水质量的检测,在试验过程中,浊度始终没有变化.作为对比,同时也进行了一个参照实验(MBR标准工艺,没有加入颗粒物质),实验结果表明,传统的MBR工艺的膜组件渗透性能会不断下降导致通量下降,需要进行化学清洗.新型MBR工艺高通量和无需化学清洗的优势,将极大地提高MBR工艺的成本效益.     

金属—高分子复合导电微滤膜的研制及应用

本文报道了用化学镀制备银与纤维素复合导电微滤膜。测量了导电微滤膜的结构。研究表明,这种膜不仅具有高分子微孔膜的特性,还有良好的导电性质。当导电徽滤膜应用于过滤时,由于电的作用,可以截留带电胶体微粒。     

基于人工神经网络的MBR膜污染研究现状

膜生物反应器(MBR)是膜分离技术与生物处理技术相结合的一种新型、高效的污水处理技术,当前膜污染已成为限制MBR工艺推广应用的主要问题.分析了当前MBR膜污染规律的研究现状,指出了现有研究的不足,明确了人工神经网络(ANN)方法运用于MBR膜污染规律研究的优势.对ANN模型在MBR膜污染研究中的应用案例进行系统梳理,阐明了该方法在MBR膜污染研究领域的发展方向,为ANN模型在MBR膜污染研究领域的应用提供依据和参考.     

微藻-膜生物反应器处理劣五类水实验研究

将微藻添加到膜生物反应器中,构建微藻-膜生物反应器(A-MBR)污水处理系统。考查了系统对废水中有机污染物、N和P的去除效果以及微藻对膜污染的影响。结果表明:A-MBR系统对化学需氧量(COD)的去除效率大于90%,出水中COD含量低于50mg/L,达到一级A排放标准。A-MBR系统相比于传统膜生物反应器系统(SMBR)对总磷去除率平均高10.1%,对NH4+-N去除率也更高。同时,A-MBR系统过膜压力差(TMP)平均增长速率比S-MBR系统下降19.4%,表明微藻可有效缓解MBR系统膜污染。     

微污染水处理中投加粉末炭减缓膜污染的机理研究

采用MBR(膜生物反应器)及MBR-PAC(PAC,粉末活性炭)组合工艺处理微污染湖水.试验考察了各工艺条件下的膜污染状况,发现投加PAC降低了膜阻力,利于减缓膜污染.为了进一步研究相应的机理,采用空间排阻液相色谱(SELC)法对粉末炭投加前后膜污染物的分子量分布(MWD)进行了直接和间接的测定.结果表明,在MBR应用于微污染湖水处理时,小分子物质是一类重要的膜污染物质.PAC对大量小分子污染物(MW<3 000)的有效吸附去除是投加PAC后膜污染状况改善的重要原因.     

MBR城市污水处理工艺中化学除磷的研究与应用

为考察化学除磷对膜生物反应器(MBR)工艺的影响,研究了MBR城市污水处理工艺的化学除磷.结果表明:在MBR工艺中,硫酸亚铁是适宜的化学除磷药剂.膜分离对出水总磷的截留有重要贡献,在MBR工艺中实施化学除磷比传统活性污泥法节省加药量.在处理实际城市污水的MBR工程中进行了一年以上的硫酸亚铁连续投加试验,出水总磷浓度为(0.17±0.08)mg/L,平均总磷去除率达95.0%,跨膜压差维持在15kPa以下,药剂投加费用约为0.01元/m3.在MBR工艺中投加硫酸亚铁进行化学除磷,不仅可以取得很好的除磷效果,对膜污染控制也不会造成明显的影响,而且经济可行.     

EPS及其在膜生物反应器中的作用和影响

胞外聚合物(EPS)普遍存在于活性污泥絮体内部及表面,具有重要的生理功能,同时也被认为是造成MBR膜污染和降低混合液可过滤性的重要因素之一.EPS的组成和含量与提取过程和分析方法有很大的关系,由于加热法的简洁性可操作性,现在的应用比较多.MBR的营养状况和反应器中环境要素对EPS有很大的影响.据已研究的结果发现,微生物产生EPS的多少取决于微生物生存环境和生长状况,即当其满足和适宜微生物生存时,微生物产生的EPS相对较少;反之,微生物产生的EPS较多.     

集成膜过程污水深度处理工艺

介绍了集成膜过程及其在污水深度处理方面的应用．集成膜过程是将超遽／微遽与反渗透(或纳滤)相结合，形成能够满足各种回用目的的污水深度处理集成工艺．PVDF、PP、PE、PES等超滤／微滤膜，抗污染反渗透复合膜具有化学稳定性高、耐污染、装填密度高等特点，适宜于规模化污水处理．污水处理用超滤／微滤膜以中空纤维为主，系统技术采用了低压运行、频繁(气水、透过液)反冲、气水冲洗等抗污染工艺，能够维持稳定的通量、运行维护费用较低、产水质量稳定．二级出水的集成膜系统工艺已成熟并得以广泛推广，针对原废水的集成膜工艺(膜生物反应器 反渗透)还需要进一步的工程化研究．     

混凝剂对化学强化MBR深度处理印染废水的影响

在自主开发的化学强化MBR(膜生物反应器)技术的基础上,考察30mg/LFeCl3,30mg/LFeCl3和30mg/LCaCl2的组合以及30mg/LCaCl2三种混凝剂投加方式对其深度处理模拟印染废水二级出水的效果以及对膜污染的影响.结果表明,单独投加FeCl3及FeCl3和CaCl2的组合提高了化学强化MBR装置对色度、COD、氨氮和总磷的去除效果.单独投加FeCl3及FeCl3和CaCl2的组合都可以有效地缓解膜污染,其中投加FeCl3和CaCl2组合的效果更好,而单独投加CaCl2将会加重膜污染.FeCl3的絮凝作用可以降低胞外聚合物(EPS)的含量并增加污泥颗粒粒径.此外,CaCl2可以强化FeCl3的絮凝作用,提高膜污染的延缓效果.然而,单独投加CaCl2由于刺激EPS的产生并造成污泥颗粒粒径的减少,从而加重了膜污染.FeCl3和CaCl2都有利于溶解性有机物(DOM)中的小分子量片段向大分子量片段的转化,其中CaCl2的影响更大.     

混凝-微滤饮用水处理中试装置运行的优化研究

采用300 m3/d中试规模的混凝-微滤膜系统处理饮用水,间歇抽吸的运行方式连续运行,连续监测了系统运行期间的处理效果及膜污染特性,主要考察抽停比和气水比对于混凝-微滤中试装置处理效果及膜通量特性的影响.结果表明,抽停比试验的两个阶段,分别采用8/2、13/2、18/2、28/2作为不同抽停比的对比试验,对于出水水质未出现显著影响,而膜污染会随抽停比的增加略有加强;曝气量试验的两个阶段,分别采用14.9/1、12.8/1、10.6/1、8.5/1的气水比作为不同曝气量的对比试验,对于出水水质以及膜污染情况均未出现显著影响;化学清洗过程中,采用盐酸、氢氧化钠和次氯酸钠为清洗药剂,选用不同的清洗步骤对清洗效果影响不大.化学清洗后膜池的膜比通量并没有得到完全的恢复.     

pH对膜污染层EPS污染特征的影响及机理分析

溶液pH值不仅影响溶质的电荷等表面性质,同时也影响膜表面的特性,从而影响溶质与膜表面之间的相互作用和溶质在膜面的沉积量及膜通量.胞外多糖(Extracellular POlvsac-charides,EPS)是膜生物反应器(Membrane Bioreactor,MBR)中主要的膜污染物质之一,从实际MBR膜污染层中分离纯化得到的EPS,在EPS引起膜污染机理分析的基础上,以过滤阻力、EPS在膜表面沉积量及膜通量为评价指标,综合分析不同溶液pH对EPS污染特征的影响,可为揭示MBR中EPS膜污染的成因和机理以及污染膜的清洗提供参考.结果表明,MBR膜污染层EPS的膜污染过程较好地符合沉积阻力模型,EPS在膜表面的污染主要是EPS沉积引起的;EPS溶液的pH越高,其与膜之间的排斥力越大,沉积量越少,沉积阻力越小,膜通量越高.pH为7.0时,沉积阻力为3.34×10~(11) m~(-1),沉积量为1.25 g/m~2,初始相对膜通量为9.8%.     

膜特性对纳滤膜性能的影响

从纳滤膜特性角度,综述纳滤膜孔径、孔径分布、膜厚度、孔隙率、粗糙度、表面电荷、亲疏水性等膜特性对纳滤过程中膜污染及分离性能的影响;阐述纳滤过程中,操作压力、时间、温度、溶质浓度、pH、离子强度及膜污染等因素对膜特性的影响.对于膜分离及膜污染的认识和控制、膜性能的提高、清洗方式的选择及膜制备工艺的优化奠定了理论基础.     

茶叶深加工中污染微滤膜高效清洗技术研究

以微滤澄清技术在茶叶深加工中的推广应用为目标,在中试规模的基础上,以茶叶深加工工业化生产中的浸提方法和微滤澄清方法制备污染微滤膜,研究了NaClO、HNO3、NaOH或其组合等多种清洗剂对污染微滤膜清洗效果的影响,并实现了较优清洗剂下的清洗时间、膜面压力、清洗温度的筛选.结果表明,在各种清洗剂的清洗效果上,由好到差的清洗剂依次为0.6%NaClO、0.6%NaOH 0.6%NaClO、0.6%NaOH、0.6%NaClO洗后 pH=2的HNO3洗p、H=2的HNO3.采用0.6%NaClO作为清洗剂,在温度为50℃、无压力条件下清洗45 min,污染微滤膜的膜通量恢复率达99.40%,此方法可作为应用于茶叶深加工中的高效、简便、快速的污染微滤膜再生方法.     

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．