SBAC/MBR工艺处理垃圾渗滤液的膜污染特性

将污泥基活性炭(SBAC)与膜生物反应器(MBR)联用对垃圾渗滤液进行处理,既可以降低活性炭的使用成本,同时又实现了污泥基活性炭的应用。采用SBAC/MBR工艺处理垃圾渗滤液,并与MBR工艺进行对比,研究了两反应器内污泥混合液中EPS、SMP以及膜表面EPS的含量和组成,分析了其对TMP的影响。在整个运行过程中,SBAC/MBR内污泥混合液中的EPS、SMP以及其中的蛋白质和多糖含量均随运行时间先升高后降低,在一个操作周期内,膜表面EPS及其蛋白质、多糖含量均随运行时间逐渐上升,TMP随运行时间呈先缓慢上升后快速上升的变化规律。SBAC可以有效降低污泥混合液中EPS和SMP的含量和组成比例,改善膜表面泥饼层的性质和结构,减缓膜表面泥饼层的形成和增长以及膜孔内的堵塞现象,从而减轻了膜污染。在一个操作周期内,投加SBAC主要是延长了TMP的缓慢上升阶段,从而使膜组件的清洗周期由17 d延长至21 d。     

不同MBR工艺处理生活污水效能的对比

污泥是富含有机物的碳质材料,可以制备成吸附性能比拟活性炭的吸附剂。利用污泥制备成廉价吸附材料并应用于膜生物反应器(MBR),对比研究了污泥基吸附剂-MBR(SAMBR)、MBR、PAC-MBR工艺处理生活污水的效能与膜污染情况。结果表明,SA-MBR工艺对UV254、DOC的去除率分别为58.5%与88.8%,与PAC-MBR工艺的去除效能(UV254:62.3%;DOC:90.1%)相近,优于MBR工艺的47.8%和85.9%。在控制膜污染方面,由于混合液中EPS与SMP的含量较低,而且投加的污泥基吸附剂富含铁、铝化合物,有效降低了污染物对膜的污染,使SA-MBR工艺的膜阻力较低,膜比通量下降速度较缓慢。     

北京污水处理厂膜生物反应器的膜污染研究

为了更好地了解北京市污水处理厂中膜生物反应器的膜污染情况,针对不同月份的膜丝进行了连续的膜污染分析试验。采用高效液相色谱、三维荧光、傅里叶变换红外光谱仪、电感耦合等离子原子发射光谱仪等对膜丝洗脱液进行了分析,发现A污水厂中膜丝的主要有机污染物是腐殖酸,无机污染的主要成分是铝离子和钙离子;B污水厂中膜丝的主要有机污染物是蛋白质,无机污染的主要成分是钙离子。但是两个污水厂的微生物代谢产物(SMP)含量均保持相对稳定。A、B两污水厂的MBR运行情况良好,因此推测可能是由于SMP的含量基本一致,故SMP含量可作为污水处理厂膜生物反应器运行的重要监测指标。     

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.     

超声对低水温SBR污泥性能及群体感应的影响

通过建立连续流超声调控低水温SBR系统,分析超声调控对低水温活性污泥性能及群体感应的影响。结果表明,在15℃低水温条件下,超声调控SBR系统的污泥产率系数(Y_obs)降低至0.306 kgVSS/kgCOD,污泥减量率(SRE)为44.77%。超声调控并不影响活性污泥的正常沉降和系统的稳定运行,系统污泥容积指数(SVI)为121.2～148.0 mL/g,COD去除效果稳定,出水COD可达22mg/L。活性污泥胞外聚合物(EPS)含量升高,多糖和蛋白质含量分别升至74.71和29.23 mg/gMLSS,提高了63.2%和36.8%。超声调控对活性污泥信号分子浓度有较大影响,C4-HSL浓度为0.196 6μg/L,单位质量污泥的信号分子含量为0.044μg/gMLSS,分别为对照反应器的2.56和2.44倍。超声调控还导致C6-HSL、C7-HSL、C8-HSL、C10-HSL、C12-HSL和C14-HSL等信号分子浓度显著降低。     

曝气方式对一体式膜生物反应器运行特性的影响

采用两个结构相同的一体式膜生物反应器处理生活污水，考察了不同曝气方式对运行效果的影响。结果表明，采用连续高强度曝气方式运行的MBR与采用间歇高强度曝气方式运行的MBR在对COD、氨氮和TN的去除效果方面相差不大；但间歇高强度的曝气方式减少了混合液中胞外聚合物（EPS）的释放和溶解性微生物产物（SMP）的溶出，有效缓解了膜污染，其单位产水能耗约为前者的60％。     

强化除磷型膜生物反应器的膜污染特性

采用强化除磷型膜生物反应器处理合成低浓度生活污水,考察其膜污染特性与机制。通过三维荧光光谱(EEM)对胞外聚合物(EPS)、溶解性微生物产物(SMP)及膜孔内部的溶解性污染物进行表征,并采用傅里叶红外光谱(FT-IR)对膜表面污染物质的官能团进行检测,发现多糖与蛋白质类物质是导致膜污染的主要因素;采用扫描电镜与能量色谱X射线光谱仪(SEM-EDX)对污染膜表面的监测表明,Ca、Mg、Al、Si、Fe等金属元素对膜表面无机污染及滤饼层的形成贡献较大。试验阶段好氧膜池污泥的EPS和SMP平均值分别为12.6、4.4 mg/gVSS,膜组件对TEPS中多糖和蛋白质的截留率分别为78.6%和91.2%。EPS与SVI有较好的线性相关性(R2=0.967 3),EPSp在TEPSp中的比例是决定污泥沉降性的关键因素。序批式修正污染指数(MFI)试验表明,当EPS、SMP、TEPS含量增加时,MFIsol、MFIss及TMFI呈增大趋势,污泥上清液MFIsol与悬浮固体的MFIss在TMFI中各占约50%,TMFI可以作为预测膜污染速率快慢的指标。     

SMP与EPS分子质量分布对污泥可滤性的影响

采用脱氮除磷膜生物反应器(UCT-MBR)工艺处理冀南地区市政污水,考察了不同污泥龄(SRT)条件下(SRT由10 d增加至45 d)膜池污泥溶解性微生物产物(SMP)与胞外聚合物(EPS)的分子质量(MW)分布特性对污泥可滤性的影响,并采用SPSS软件对SMP、EPS的不同分子质量组分与污泥可滤性的相关性进行了深入分析。结果表明:SMP、EPS的糖类与蛋白类组分呈双峰式分布,以MW1 ku与100 ku的为主,并且随着SRT的延长呈增加的趋势;SPSS相关性及偏相关分析结果显示,SMP中MW100 ku的糖类组分(SMPc100 ku)浓度对总修正污染指数(TMFI)的影响最大,且呈现良好的线性正相关性,可将其作为污泥可滤性的指示因子;同时SMP中MW1 ku的糖类组分(SMP_(c1 ku))浓度、EPS中MW100 ku的糖类组分(EPS_(c100 ku))浓度分别对MFI_(sol)、MFI_(ss)的影响最大,可以分别作为两者的指示因子。     

投加改性粉煤灰和PAC对MBR运行效果的影响对比

通过两套平行MBR系统,对比研究了分别投加改性粉煤灰、粉末活性炭(PAC)对MBR(分别记为反应器A、B)中污泥混合液特性和运行周期的影响,并探讨影响机理。研究结果表明,在运行过程中,反应器A的混合液EPS含量增加趋势、LB-EPS沉积量、粒径10μm的微粒所占比例、Zeta电位降低程度、膜阻力递增趋势均大于反应器B;反应器B运行周期比反应器A延长了1/3。投加PAC延缓膜污染的效果优于投加改性粉煤灰。     

臭氧预氧化/MBR工艺的膜污染研究

以受污染地表水为处理对象,通过与单独膜生物反应器(MBR)工艺的对比,考察了臭氧预氧化/膜生物反应器(O<,3>/MBR)工艺的除污效果及膜污染情况.两个系统均稳定运行了55d,其中预氧化工艺的臭氧投量为1.5 mg/L,臭氧反应柱的接触时间为15 min.结果表明,臭氧预氧化不仅能够有效提高对有机污染物的去除效率,而且显著降低了膜污染.三维荧光光谱分析结果显示,臭氧预氧化能够以不同方式缓解膜表面及膜孔内污染物质的积累,从而减轻了膜污染.采用凝胶色谱对水中溶解性有机物(DOM)的分子质量分布进行了研究,结果显示:在254 nm波长处,O<,3>/MBR工艺混合液中DOM的吸收强度明显低于MBR的,尤其是分子质量为500～2 000 u的有机污染物,说明臭氧预氧化能够减轻这类物质引起的膜污染.运行结束后,通过扫描电镜观察发现,臭氧预氧化能够有效降低膜孔的堵塞,从而有助于控制不可逆污染对膜过滤过程的影响.     

MBR中胞外聚合物对混合液过滤性能的影响

胞外聚合物(EPS)的含量和组成对混合液的特性和膜污染有着重要影响。采用SPSS统计分析法研究了紧密粘附胞外聚合物(TB)和松散附着胞外聚合物(LB)数量及其中蛋白质与多糖所占的比例对混合液特性及膜污染的影响。研究表明,随着EPS含量的增加,TB中蛋白质与多糖含量的比值减小,细菌存在状态由不稳定型(R型)向稳定型(S型)转变,SVI值增大;LB中蛋白质与多糖含量比值的增大,降低了混合液的Zeta电位,增加了混合液粘度和相对疏水性。上清液中悬浮固体颗粒的浓度、混合液的Zeta电位及相对疏水性是造成膜污染的主要因子,与膜污染阻力的皮尔逊系数分别为0.853、-0.818、0.832。     

污泥浓度对MBR混合液特性及膜污染的影响

研究了污泥浓度对MBR混合液特性及膜污染的影响。试验条件下,提高污泥浓度则对COD的去除率升高,但对TN、TP的去除率反而降低;在低污泥浓度条件下,微生物会分泌更多的溶解性微生物产物,从而加速膜污染过程,对于污泥浓度分别为4 000、7 000、10 000 mg/L的MBR,膜污染周期分别为10、13和16 d;随着污泥负荷的提高,混合液中胞外聚合物(EPS)含量增加,污泥沉降性恶化;周期性的排泥方式有助于降低反应器内的EPS含量,且有利于对TN和TP的去除。     

海绵填料对AAO—MBR处理效能及膜污染的影响

在相同的运行条件下,分别采用AAO—MBR与AAO—HMBR(投加海绵填料的复合式膜生物反应器)处理生活污水,考察投加海绵填料对AAO—MBR处理效能及膜污染的影响。结果表明,两种反应器对生活污水中的COD、氨氮、TN均有较好的去除效果,出水中除TP之外的其他指标浓度均能满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级A标准。投加填料后,反应器对COD、氨氮、TN和TP的去除率分别由92.71%、95.08%、41.87%、64.13%提高至96.06%、98.34%、59.10%、72.20%;另外,膜污染状况也有所改善,当跨膜压差(TMP)达到26kPa时,HMBR运行了20 d,而MBR仅运行了13 d;在60 d的运行过程中,MBR中的膜组件进行了4次清洗,而HMBR中的膜组件仅清洗了2次。运行相同时间后,MBR的膜表面有清晰可见的污染物附着,而HMBR的膜表面仅有少量污染物附着;红外光谱分析表明,膜表面滤饼层污染物主要为蛋白质与多糖。     

化学絮凝预处理对膜生物反应器膜污染的影响

以生活污水为原水,对复合式膜生物反应器(HMBR)与传统膜生物反应器(CMBR)进行了对比研究,探讨化学絮凝预处理对膜污染和除污效果的影响。结果表明,相对于CMBR系统,HMBR系统的膜污染速率很低,在近50d的运行中,HMBR的跨膜压差几乎维持在同一水平,而在同等条件下运行的CMBR则从4.59kPa上升到26.18kPa。EPS分析结果表明,HMBR系统中SMP和LB各组分的浓度相对于CMBR系统大大减小,膜污染的速率得到了大幅降低。化学絮凝预处理可有效减缓后续MBR的膜污染,可以作为膜生物反应器的有效预处理方法。此外,HM-BR的出水水质也优于CMBR系统的。     

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。     

汲取液EDTA-2Na对正渗透MBR运行性能的影响

采用乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)作为汲取液运行正渗透(FO)膜生物反应器(MBR),并与NaCl汲取液进行比较,考察系统的运行效果、污泥性质以及膜污染状况。结果表明,与NaCl相比,采用EDTA-2Na作为汲取液能有效减轻生物反应器的盐分积累,并得到更高的水通量;采用两种汲取液时正渗透MBR对污染物的去除效果相当,与汲取液种类无关,正渗透MBR对TOC、TN、氨氮和TP的去除率分别可达到94.6%、71.7%、96.8%和99.2%以上;水通量的减小会导致MLSS和MLVSS的降低;采用EDTA-2Na作为汲取液时,生物反应器中升高的EDTA浓度导致胞外聚合物(EPS)浓度升高,加重了FO膜污染。FTIR、SEM和EDS分析结果表明,采用两种汲取液时,FO膜活性层表面都会覆盖一层滤饼层;以EDTA-2Na作为汲取液时,污染膜表面有机污染物较多、无机沉积物较少。     

MBR辅助化学除磷深度处理BAF出水的研究

采用MBR对曝气生物滤池(BAF)出水进行深度除磷处理。通过研究得出,在MBR中辅以化学除磷的效果较好,投药量少且可减缓膜污染。Fe SO4的最佳投量为20 mg/L,出水TP可降至0.2 mg/L左右;投加铁盐可降低膜池上清液中的SMP含量,尤其是降低了SMP中的多糖比例,同时还增加了膜池内大粒径污泥絮体的比例,这都有助于减缓膜污染。铁盐的投加以及BAF对污水的前处理使得BAF/MBR组合工艺对膜污染的控制效果较好,无需化学清洗,同时还减少了膜清洗频率及更换次数,相应地降低了膜的运行费用。     

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.     

溶解性有机物的膜污染倾向沿程解析

近年来膜生物反应器(MBR)工艺的工程应用日益增多,溶解性有机物(DOM)作为重要的膜污染物质引起了广泛的关注.采用化学分析法和荧光光谱法(EEM)研究了DOM的组分含量和荧光特性的沿程变化,并应用膜过滤装置对DOM的膜污染倾向进行分析.结果表明,在生物降解、胞外聚合物释放及膜截留的综合作用下,DOM的各组分均表现出相似的变化趋势.其中,蛋白质和腐殖酸与膜污染指数(MFI)的相关性显著,R2分别为0.77和0.82,可能与污染物的浓度及分子质量有关.     

脉冲曝气条件下EPS和SMP的产出规律研究

研究了脉冲曝气方式(曝气5 min/停曝10 min)对活性污泥胞外聚合物(EPS)和出水溶解性微生物产物(SMP)的影响。结果表明:与连续曝气相比,脉冲曝气减少了EPS和SMP的产出,且EPS和SMP含量变化整体呈正相关。脉冲曝气下EPS在较高泥龄(SRT)下的含量高于较低SRT时的,占EPS组成大部分的TB-EPS含量随着SRT的延长而增加,LB-EPS含量则变化较小;SMP受SRT变化影响不大,但由于低SRT时蛋白质容易富集,所以较高SRT时出水SMP的含量略低于较低SRT时的。