硅藻土预涂动态膜的错流过滤研究

与微滤工艺的出水水质相近的动态膜技术,具有投资小、膜污染容易控制、能耗低等优点.以不锈钢丝网为基网、硅藻土为预涂材料制备动态膜,并采用错流操作方式进行过滤.试验结果表明:动态膜错流工艺的预涂时间短、通量大、出水浊度低,且对有机物的去除率可达30%左右.采用恒定压力运行,当动态膜的跨膜压差由0.01 MPa增大到0.02 MPa时,出水通量变大,但运行周期缩短;由0.02 MPa增大到0.03 MPa时,出水通量变小,且运行周期缩短.初始通量越小则跨膜压差的上升速度越慢,运行周期越长.此外,随着预涂混合液浓度的增大,运行周期变长,出水通量变小.对颗粒在膜表面的受力分析表明,跨膜压差和错流速度对动态膜的性能具有重要的影响.     

一体式膜生物反应器处理生活污水的试验研究

采用一体式聚丙烯中空纤维膜生物反应器处理模拟生活污水，考察了其处理效果，研究了运行条件对膜污染的影响和不同清洗方法对受污染膜的清洗效果。结果表明，在进水COD为172～331mg／L、NH3-N为23～27mg／L的条件下，稳定运行时系统对COD和NH3-N的去除率均大于90％。抽停比越小则膜通量的衰减越缓慢；抽吸压力越大则初始膜通量越大；试验中确定的最佳抽停比为8：2，临界抽吸压力为30kPa。对已污染的膜采用空曝气、水洗、水洗＋碱洗、水洗＋酸洗、水洗＋碱洗＋酸洗的方法进行清洗，可使膜通量分别恢复至新膜通量的30％、46．3％、86．54％、82．36％、92％。     

高通量自生动态膜生物反应器的运行特性

自生动态膜生物反应器利用过滤过程中在粗网材料表面形成的动态膜进行泥水分离 ,与由微滤、超滤构成的传统膜生物反应器相比具有组件费用低、过滤压力小等优点。考察了动态膜生物反应器在高通量 [4 0L/ (m2 ·h) ]下处理生活污水的运行特性 ,结果表明 ,反应器稳定运行33d后动态膜的过滤压差从零上升到 2 4 5Pa ;系统对COD和氨氮的平均去除率分别为 78%和91 %。     

PAC-自生动态膜生物反应器处理生活污水的研究

向由孔径为56μm的普通工业滤布组成的膜生物反应器中投加不同量的粉末活性炭，对恒通量下的单周期运行情况进行了考察，并对被污染的动态膜表面和截面进行了扫描电镜观察。结果表明，较佳的PAC投量约为2g／L。在PAC投量为2g／L时，其运行周期（15d）为不投加PAC时（6d）的2．5倍，反应器中占优势的污泥平均粒径（100μm）也较不投加PAC时的（80μm）大。经扫描电镜分析可知，未投加PAC时膜孔隙间的凝胶层是造成膜污染的主要因素；投加2异／L的PAC时膜表面的滤饼层是造成膜污染的主要因素，其膜污染物易于清洗去除，经水力清洗和刷子刷洗后膜通量可基本恢复，再用0．5％的NaClO溶液浸泡12h后膜通量可完全恢复。     

污泥浓度与曝气强度对MBR运行的综合影响

高污泥浓度可以在减少剩余污泥产量的同时提高系统的容积负荷，但经济曝气强度随污泥浓度的增加呈指数递增，从而使能耗大大增加。为解决这一矛盾，进行了一体式A／O法膜生物反应器处理城市污水的试验，结果表明：过高或过低的污泥浓度和曝气强度都会影响膜生物反应器对COD、NH3-N、TN等污染物的去除效果，并且会加剧膜污染。膜生物反应器存在临界污泥浓度和经济曝气强度，在试验条件下分别为4．73g／L和451L／（m^2·h）。     

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。     

平板膜浓缩污泥工艺的中试研究

为了解决传统污泥重力浓缩存在的问题,采用平板膜浓缩污泥(MST)工艺进行了中试.结果表明,在水力停留时间为5 h、膜通量为15 L/(m2·h)、抽停比为10:2(泵抽10 min、停2min)、气水比为60:1的条件下,污泥浓度达到30 g/L左右,能够满足后续脱水要求;MST工艺的出水浊度<1 NTU,COD为28.0～42.0 mg/L,氨氮为6.8～10.9 mg/L,基本达到<城市污水再生利用城市杂用水水质>(GB/T 18920--2002)的水质要求,可以进行回用.经济性分析表明,在考虑膜出水进行回用时,MST工艺可以实现零费用运行,比传统重力浓缩更具优势.     

固定化膜生物反应器处理焦化废水的运行特性

针对采用传统生物法处理焦化废水时系统停留时间长、除污效率低的现状,将固定化技术引入膜生物反应器(MBR),并开展了处理COD为2598 mg/L、氨氮为378 mg/L的高浓度焦化废水研究.结果表明:其对COD的去除率为98.7%,对氨氮的去除率为95.03%,出水水质达到了国家一级排放标准;冲击负荷对反应器的处理效果影响较小,厌氧段的反应时间宜为14h,好氧段的较佳反应时间为10 h; pH值为7.5～8.5时对氨氮能保持较高的降解率;好氧段应保持较高的溶解氧浓度,反应8 h后宜减少曝气量以降低能耗;在反应器长期运行的过程中膜通量的衰减速度较慢,运行30d后膜通量下降了37.2%,且用水冲洗就可使膜通量得到基本恢复.     

活性炭海绵动态膜生物反应器用于污水处理提标改造中试研究

自行设计研发了以活性炭海绵作为膜基材的动态膜生物反应器,为污水处理的提标排放及资源化利用提供了科学依据及实际参考价值。详细考察了该反应器对污染物的去除效果和运行特性,通过和现有污水处理厂处理效果比较,探索活性炭海绵基材动态膜生物反应器用于城市污水提标改造的可行性。结果表明,在水力停留时间8h、污泥浓度8 000mg/L的条件下,活性炭海绵动态膜生物反应器出水COD、NH3-N、TN和TP浓度分别≤35.0mg/L、≤1.4mg/L、≤10.2mg/L和≤0.3mg/L,出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918 2002一级A标准。活性炭的吸附性能和海绵的空间结构特征协同作用强化了系统对污染物的去除效果,活性炭海绵动态膜生物反应器可完全取代现有污水厂深度处理工艺应用于提标改造。曝气反冲洗可有效减缓出水通量下降,使系统出水通量稳定在30L/(m2·h)左右。     

纯氧曝气/平板陶瓷膜工艺处理微污染原水中试

在中试规模的设备中研究了纯氧曝气/平板陶瓷膜与活性无烟煤过滤一体化集成工艺对微污染物的去除效果。纯氧曝气可以显著降低跨膜压差,陶瓷膜在通量为100 L/(m2·h)下运行5 d后跨膜压差仅增长约1.22 k Pa。纯氧曝气/陶瓷膜工艺能够有效截留浊度、铁离子、锰离子和二甲硫醚,去除部分颗粒态TOC,活性无烟煤滤池能够利用生物作用有效去除DOC、氨氮、土臭素和2-MIB;纯氧曝气/平板陶瓷膜—活性无烟煤过滤一体化工艺的出水浊度约为0.1 NTU,出水中粒径2μm的颗粒数小于50 CNT/m L,原水氨氮为3 mg/L时出水氨氮均值为0.08 mg/L,且无亚硝态氮积累,出水铁离子平均为0.009 mg/L,锰离子平均为0.027 mg/L,典型嗅味物质浓度低于检测限,大大提高了出水的安全性。因此,纯氧曝气具有显著的强化作用,该一体化工艺能实现对微污染原水的深度处理。     

复合式自生动态膜生物反应器处理表面活性剂废水

将动态膜技术与悬浮填料工艺相结合而构建了复合式自生动态膜生物反应器。采用该反应器处理表面活性剂废水,当悬浮填料的填充比为40％时,对浊度、COD、IJAS和NH3-N的去除率分别可达98％、95％、97％和94％以上。两边侧向曝气不仅能够加大膜面的错流流速,而且还使错向流分布得更加均匀,同时由于悬浮填料的摩擦作用,使得自生动态膜的增长较慢,保证了出水通量的稳定,延长了清洗周期。可见,该工艺适合于处理表面活性剂废水。     

自生动态膜生物反应器处理城市污水的运行特性

采用孔径为0.1 mm左右的尼龙网作为平板膜组件的基材来构建自生动态膜生物反应器中试装置.采用其处理城市污水,在连续进、出水的条件下,分别考察了连续和间歇曝气工况的运行特性.结果表明,反应器在连续或间歇曝气条件下均能保持较好的COD和氨氮去除效果,对COD的平均去除率都在85%以上,而对氨氮的平均去除率则高达90%以上.在间歇曝气条件下,对总氮的平均去除率达到60.33%.稳定运行阶段的跨膜压差＜0.5 kPa,通常介于0.2～0.4 kPa之间;采用膜外曝气反冲洗的方式,以跨膜压差为0.6 kPa作为反冲洗的启动压差,则膜组件的反冲洗周期为11d左右.     

三种一体式MBR的膜污染趋势比较

对活性污泥—膜生物反应器、生物膜—膜生物反应器、复合式膜生物反应器的除污效果和膜污染趋势进行了研究。结果表明:活性污泥—膜生物反应器的膜污染程度最轻,膜通量下降速度最慢,膜污染也最容易消除;生物膜—膜生物反应器的膜污染程度最重,膜通量的下降速度最快;较大的曝气量可减轻膜的污染程度并减缓膜通量的下降速度。     

新型膜生物反应器的设计及其性能研究

结合无泡曝气原理和气体反冲洗方法,设计了一种新型的一体式膜生物反应器(MBR),并将其与传统MBR进行了对比.结果表明,当处理黄麻生物脱胶废水时,在相同的运行条件下,新型MBR中混合液的DO含量明显高于传统MBR,对COD的去除效果也明显好于传统MBR;另外,与传统MBR相比,新型MBR具有膜过滤压力小、膜污染轻、能耗低等优点.     

膜生物反应器(MBR)中膜污染控制的中试研究

对以中空纤维微滤膜作为核心膜组件的膜生物反应器(MBR)深度处理城市生活污水中,进行了规模为30m3/d的中试研究。研究了膜组件构造、膜曝气、反冲洗和化学清洗对膜污染的影响。总结出了中空纤维微滤膜的最佳设计和操作参数,并通过优化膜组件的运行和维护,达到减少微滤膜污染、降低清洗频率、延长膜使用寿命并降低运行处理成本的目的。     

Influence of mixed liquor properties and aeration intensity on membrane fouling in a submerged membrane bioreactor at high mixed liquor suspended solids concentrations

This paper presents the results of 195 days of pilot-scale submerged membrane bioreactor (SMBR) experiments on settled municipal wastewater. Short-term and long-term thickening experiments were performed at a constant membrane flux of 30L/(m(2)h) to determine the impact of the following mixed liquor properties: colloidal material, soluble COD, soluble microbial products, extracellular polymeric substances, and viscosity along with aeration intensity on membrane fouling at high mixed liquor suspended solids (MLSS) concentrations. The normalized permeability declined with increasing MLSS concentrations in all experiments and increasing the coarse bubble aeration intensity increased the permeability at a given MLSS concentration. Using a dynamic approach, this work demonstrates the importance of mixed liquor viscosity, which impacts the efficacy of the coarse bubble aeration, in sustaining membrane permeability. Over an extended thickening time period, a small increase in MLSS concentration and mixed liquor viscosity becomes more prevalent and leads to greater permeability decline at a given MLSS concentration.     

Effect of intermittent aeration on the microbial community structure of activated sludge in a submerged membrane bioreactor

Low removal rate for total nitrogen (TN) is the main limitation of a membrane bioreactor (MBR). The effects of intermittent aeration on the removal of TN and the microbial community structure of activated sludge from a submerged membrane bioreactor (SMBR) operating at three different aeration on/off times (run 1, continuous aeration; run 2, 60/60 min aeration on/off time; and run 3, 60/75 min aeration on/off time) were studied. The results showed that the removal rates for TN under different operation conditions were 26.2% (run 1), 59.5% (run 2) and 70.7% (run 3), respectively, and significant improvements were achieved. Monounsaturated phospholipid fatty acids (PLFAs) and saturated PLFAs were dominant PLFA types in activated sludge, followed by branched PLFAs; cyclopropane fatty acid were relatively small in amount. The highest ratio of the characteristic fatty acid representing the abundance of bacteria in activated sludge was found in run 2. Aerobic prokaryotes were the predominant groups under all three operation conditions, followed by the anaerobic bacteria and the Gram‐positive bacteria group; sulphate‐reducing bacteria (SRB) and other anaerobic bacteria occupied the lowest proportion. Intermittent aeration can be used as a possible means to improve the treatment performance in an MBR.     

膜生物反应器去除城市污水中有机物和氮的研究

研究了浸没式膜生物反应器（SMBR）对城市污水中不同分子质量有机物的去除特性,探讨了不同工艺参数对氮去除效果的影响。在连续进水、间歇曝气、间歇出水的运行条件下,SMBR对城市污水中有机物和氨氮的去除效果较好。当HRT为4 h、曝气/停曝时间为90 min/30min时,SMBR对小分子质量有机物（〈4 ku）的去除率为44%,对中等分子质量有机物（4～30 ku）的去除率〉90%,高分子质量有机物（〉30 ku）因可被微滤膜高效截留而在反应器中发生一定程度的积累。影响脱氮效果的因素包括DO、HRT、曝气/停曝时间等。当DO为3.2 mg/L时,总氮可通过同步硝化反硝化作用被去除。当曝气/停曝时间周期为120 min、HRT为4 h时,脱氮较适宜的曝气/停曝时间为90 min/30 min。     

序批式一体化膜生物反应器的脱氮除磷效果

采用序批式一体化膜生物反应器(SBSMBR)处理模拟生活污水,考察了其脱氮除磷效果.该工艺通过合理控制单个反应器的曝气时间和曝气量来构建交替式厌氧/好氧环境,试验中反应器内混合液的污泥沉降性能始终保持良好,平板膜没有进行化学清洗,未产生不可逆的膜污染;不同工况下系统对COD、氨氮、总氮和总磷的平均去除率分别达到96.39%、97.79%、89.30%和43.79%,且系统的抗冲击负荷能力强.     

动态膜生物反应器处理公路服务区污水

动态膜生物反应器(DMBR)结合了传统生物处理和膜过滤的优点,能处理高浓度污水。介绍了某公路服务区污水采用动态膜生物反应器处理系统工程的工艺特点、建设情况、技术经济指标及设计经验等。该工程的运行实践表明,动态膜生物反应器适用于公路服务区污水处理。