处理炼油废水时粉末活性炭对MBR的影响机理

通过平行实验,考察了粉末活性炭(PAC)投加对MBR处理实际炼油废水时混合液性质的影响,拟合了膜阻力与混合液中胞外聚合物(EPS)、溶解性有机物(SMP)含量以及混合液黏度的关系,并进一步探讨了PAC影响MBR混合液性质的机理。结果表明,PAC的加入有效降低了膜污染速率,延长了单个周期内MBR的运行时间;炼油废水MBR系统中的混合液特性(EPS含量、SMP含量和混合液黏度)与膜阻力都呈现较强的指数相关关系;PAC的投加,降低了炼油废水MBR系统运行过程中混合液内EPS和SMP的含量及混合液黏度,从而改变了混合液特性,使得膜污染减缓并延长膜运行的时间;PAC的投加降低了混合液中EPS的含量,这是处理炼油废水时PAC影响MBR膜污染的根本机理,混合液EPS含量的降低,使SMP含量和混合液黏度均降低,从而抑制了膜污染。     

PAC投加对膜生物反应器的污泥特征和膜污染的影响

考察了投加粉末活性炭( PAC)对长期运行的膜生物反应器(MBR)中污泥混合液特性和膜污染的影响,并分析了其对膜污染的影响机理.结果表明,PAC的投加使污泥絮体平均粒径增加、污泥的粘度减小,而对污泥含量影响不大.投加PAC可降低混合液中溶解性EPS含量,质量浓度从MBR反应器混合液中的平均87.17 mg·L-1降至PAC-MBR反应器内65.54 mg·L-1;同时PAC对膜表面的EPS也有吸附作用,能将沉积在膜表面的EPS吸附到其表面,使得膜表面的EPS质量浓度从MBR反应器内的970.6 mg·L-1降至PAC-MBR反应器内的699.0 mg· L-1,同时改变了膜表面的EPS组成,使得蛋白质、多糖的质量比降低,减缓了膜的有机污染,延长了膜组件的清洗周期.     

PAC/MBR用于微污染地表水处理的中试研究

采用投加粉末活性炭(PAC)的膜生物反应器(MBR)组合工艺-PAC/MBR处理微污染地表水.中试结果表明,该工艺出水水质稳定,稳定运行期间出水浊度、CODMMn和氨氮分别保证在0.3 NTU、1.9 mg·L-1和0.2 mg·L-1以下,达到生活饮用水卫生标准的要求.膜表面生物活性炭(BAC)滤层具有良好的抗压性,出水通量呈阶梯式下降,防止了持续性的大幅度衰减.混合液中悬浮态PAC和生物活性炭能吸附大部分胞外聚合物(EPS),降低溶解态胞外聚合物含量,有利于减缓膜污染.     

PAC-MBR组合工艺处理微污染水源水的研究

采用粉末活性炭—膜生物反应器组合工艺(PAC—MBR)对微污染水源水进行处理，考察了组合工艺对污染物的去除效果和膜过滤性能的变化。结果表明，该组合工艺对浊度和氨氮的去除率均在80％以上，对OC和UV254的去除率分别可达46％—57％和31％—42％，PAC投加量在500mg/L到3000mg/L的试验范围内，对污染物的去除效果影响不大。试验还表明，PAC—MBR组合工艺几乎能完全去除分子量＜1000的有机物。PAC投加量对膜过德性能的影响不显著。     

膜生物反应器处理生活污水中膜污染的研究

研究了一体式膜生物反应器膜污染的分类与阻力分布及膜污染的形成与控制。在操作压力0．020MPa,曝气量0．5m^3/h,MLSS稳定在6000mg／L左右的条件下,根据达西方程得出膜阻力分布：膜总阻力11．63×10^8m^-1、膜固有阻力1．69×10^8m^-1、污泥沉积层阻力6．35×10^8m^-1、浓差极化阻力1．8×10m^-1：采用临界压力0．020MPa恒压操作方式,低压恒流可以减缓膜污染的形成,但膜通量比较低,采用次临界恒通量12L／m^2·h的操作方法,可较为有效地控制膜污染的增长;通过对抽、停间歇操作对可逆污染的控制的研究确定了较理想操作方法,即抽吸时间13min和停抽时间2min;针对不可逆污染,探索了在线药洗的去除效果,用1％的NaClO浸泡2h,通量恢复效果较好。     

活性炭提高膜生物反应器运行性能的研究进展

通过投加粉末活性炭(PAC)/颗粒活性炭(GAC)改善污泥混合液性质从而减缓膜污染是膜生物反应器(MBR)领域的研究热点,重点介绍了最近五年有关活性炭与MBR结合处理不同类型废水的研究进展,投加PAC/GAC对MBR处理能力的影响,对减缓膜污染的作用,尤其是结合动态膜(DM)论述对污泥性质的改善.重点讨论了活性炭在好氧...     

PAC对MBR膜阻力影响研究

进行了PAC-MBR和MBR处理生活污水的对比实验研究,在考察PAC减缓膜污染的效果和对污泥混合液特性影响的基础上,探讨了胞外聚合物与膜污染的关系.PAC-MBR膜组件在83d的运行期内清洗了2次,而MBR进行了3次清洗,表明添加PAC相对有效地减缓了膜阻力升高的速度;PAC污泥混合液的粘度下降,MBR中的EPS在31d的膜工作周期内由36.04mg/gVSS增加到67.82mg/gVSS,而PAC-MBR中EPS在44d内由29.57mg/gVSS增加到63.53mg/gVSS,说明EPS浓度的降低可能是PAC-MBR混合液粘度下降的重要原因;MBR和PAC-MBR中膜阻力与混合液EPS含量正相关,其关系式分别为：R=0.0002CEPS^2.6497和R=0.0007CEPS^2.3407,证明EPS对膜污染有着重要的影响.     

PAC投加量对MBR混合液性质及膜污染的影响

比较了1g／L及2g／L的PAC投加量对膜生物反应器中混合液性质及膜污染速率的差异。发现两系统上清液COD差距不明显,说明1g／L的PAC投加量忆足以吸附小分子的有机物。当PAC从1g／L增至2g／L时,从微生物絮体中提取的多糖平均值分别为：14．92mg／gMLSS、15．38mg／gMLSS;蛋白质平均值分别为18．82mg／gMLSS、17．58mg／gMLSS;且膜丝内部累积的多糖和蛋白质含量基本相同。当PAC投加量为2g／L时,部分破碎的PAC颗粒会进入膜孔内部,引起不可逆污染。     

投加物质对减缓MBR膜污染的研究

MBR膜污染主要包括3个方面,膜孔的堵塞,凝胶层的吸附和污泥层的沉积,控制膜污染的方法有膜材料的改性、优化操作条件、改善混合液特性。向MBR反应器中投加物质以此来改善混合液污泥的特性,提高活性污泥的可过滤性,减少凝胶层的吸附、降低溶液的粘度、抑制污泥层在膜表面的堆积,从而延长了MBR膜的整个运行周期。目前研究的投加物质有悬浮填料、活性炭、絮凝剂、沸石、塑料颗粒等。重点介绍了这几种物质对于MBR膜污染影响的研究进展,并展望需要研究投加几种物质的组合对膜污染的影响或者与其它方法连用的效果。     

淹没式加压MBR膜污染机理及治理措施

研究了加压MBR膜通量衰减规律,膜污染阻力的分布;尝试了空曝、水反冲洗、压缩空气反冲洗、物化清洗四种膜清洗方式的膜通量恢复．研究结果表明：加压MBR膜通量衰减迅速,运行17d后膜通量衰减83．5％;膜污染阻力主要由凝胶极化阻力Rp和内部污染阻力Rif构成。     

PAC-UF处理含蛋白质类溶液过程中的膜污染研究

使用粉末活性炭(PAC)-超滤(UF)组合工艺处理牛血清白蛋白(BSA)溶液,研究了不同PAC投量下组合工艺的膜污染情况。结果表明,PAC本身对膜污染无明显贡献,PAC吸附BSA后使得膜通量急剧下降;PAC对改善BSA溶液通过超滤的膜通量和膜污染阻力均有一个最佳投加值;PAC在膜表面形成的滤饼层对膜通量改善作用明显;PAC滤饼层主要形成可逆污染,而水中BSA则是不可逆膜污染。     

膜生物反应器中膜污染控制技术的研究进展

膜污染是膜生物反应器(MBR)运行的必然结果,是MBR大面积推广的严重阻碍,因此研究膜污染控制技术具有重要意义。从膜污染发生前的预防和膜污染发生后的清洗2个方面,论述了常见的各种膜污染控制手段,综述了膜污染控制技术的研究现状与进展。其中膜污染的预防手段主要有膜(膜组件)固有性质的改进、操作条件的优化以及混合液性状的调控3类,而膜污染的清洗手段按是否使用药剂可分为物理清洗和化学清洗2类。综合考察MBR运行中的膜污染状况,采用合理的方法对膜污染进行控制,能够有效延长膜的使用寿命,提高MBR的实用性能。     

膜生物反应器在污水处理中膜污染及其防治

膜生物反应器在污水处理中的应用范围和规模虽然不断增加,然而,膜污染严重阻碍了膜生物反应器技术的推广应用。作者从膜的性质、料液性质以及膜分离的操作条件三个方面分析了膜污染的成因和膜污染过程,系统论述了膜污染在国内外的研究进展;另外还从改善膜本身的抗污染能力,变化混合液的特性,优化膜分离的操作条件和膜清洗四个方面介绍了膜污染的防治方法。     

臭氧-活性炭技术对膜生物反应器膜污染减缓研究

本研究目的是探讨臭氧-活性炭技术对膜生物反应器（membrane bioreactor,MBR）膜污染减缓的影响。通过短期批式实验表明,粉末活性炭（power activated carbon,PAC）可强化臭氧的氧化效果,臭氧投加量超过0.25mg/(gSS)将恶化污泥混合液可滤性;对滤出液残余臭氧浓度检测表明,PAC的加入有利于维持本体溶液臭氧浓度。臭氧-活性炭技术引入MBR系统有助于膜污染的减缓,反应器内微生物活性受到一定的抑制作用,但对MBR出水水质影响较小;臭氧-活性炭减小了反应器内溶解性微生物产物（soluble microbial products,SMP）中的蛋白质及多聚糖含量,显著降低了污泥絮体中松散的胞外聚合物（loosely bound EPS,LB）及胞外聚合物（extracellular polymeric substances,EPS）中蛋白质浓度,以上结果表明应用臭氧-活性炭技术来延缓MBR膜污染是可行的。     

铝系混凝剂减缓膜污染的红外光谱-多变量曲线分辨分析

超滤是一种高效的水处理技术,近年来被广泛应用于工业废水处理、生活污水回用、海水淡化预处理等领域。然而,超滤长期运行会造成膜污染。本文采用了在线混凝结合超滤工艺,使用不同形态的铝系混凝剂（硫酸铝、氯化铝或聚合氯化铝）,处理含有不同溶解性有机质组分（腐殖酸、牛血清白蛋白和高岭土）的模拟原水,研究不同铝形态、不同组分及其相互作用对超滤膜污染过程的影响。本研究建立了流量衰减模型模拟膜污染过程,结合衰减全反射红外光谱（IR-ATR）和多变量曲线分辨-交替最小二乘法（MCR-ALS）的数据处理方法对膜上的多种污染物进行定性和定量分析。结果表明硫酸铝和氯化铝混凝剂均可明显提高膜比通量,减缓膜污染。该工艺混凝剂投加量低于常规处理工艺即可明显减缓膜污染。混凝剂投加量为0.4mg/L时,氯化铝混凝效果较好,混凝剂投加量为2.4mg/L时,硫酸铝混凝效果较好。低投加量（0.2mg/L、0.4mg/L）下,PAC对缓解膜污染程度不明显,反而加重膜污染。牛血清白蛋白对超滤膜的污染比腐殖酸严重。因为牛血清白蛋白的存在大大降低了混凝的效果,阻碍疏松滤饼层的形成。向原水中投加硫酸铝混凝剂,膜污染主要发生在过滤前期,即...     

两级序批式MBR膜污染控制方法研究

针对MBR在实际应用过程中存在的同步脱氮除磷效果不佳、膜污染严重等问题,提出两级序批式MBR工艺,对该工艺的膜污染影响因素及控制方法进行了试验研究.结果表明,在MBR中保持适宜的污泥质量浓度对于膜污染的控制有重要的作用,当污泥质量浓度稳定在6～7g·L~(-1)时,膜比流量基本稳定,随着污泥质量浓度的增加,膜比流量逐步降低,当污泥质量浓度超过10g·L~(-1)以后,膜比流量直线下降;投加PAC至1 g·L~(-1)可以增加污泥粒径,减少大分子有机物在膜表面沉积,从而有助于延缓膜污染;序批式间歇运行与空曝相结合的运行方式可以有效降低泥饼层污染及凝胶层污染,使系统在更高膜通量下运行,而膜污染速率却远低于连续流单级好氧MBR系统.     

Characteristics of soluble microbial products in membrane bioreactor and its effect on membrane fouling

In this study, the accumulation and characteristics of soluble microbial products (SMP) in the mixed liquor and the effluent of the membrane bioreactor (MBR) were measured and compared. It was found that the concentration of SMP decreased when the SRT was increased from 10 days to 30 days, and then stabilized as SRT was increased to 60 days. The molecular weight (MW) distributions of SMP indicated that the SMP of larger MW (> 30 kDa) was the most abundant fraction in the MBR. The similar MW distributions of SMP in the mixed liquor and effluent implied that membrane fouling due to SMP in the initial slow fouling stage was not due to size sieving. After the MBR was operated for a period of time, only the SMP of relatively large MW (> 30 kDa) was detected in the mixed liquor. The result indicated that size sieving of SMP occurred only after a cake layer was formed on the membrane surface although the effect was not significant and only worked on larger molecules. The accumulation of hydrophilic components of SMP in the mixed liquor of the bioreactor suggested that the hydrophilic fraction (in carbohydrates) could be the major cause for membrane fouling.     

Operation of Membrane Bioreactor with Powdered Activated Carbon Addition

Abstract

The effect of powdered activated carbon (PAC) addition to the activated sludge (AS) in a membrane bioreactor (MBR) has been investigated. The long term nature of the tests allowed the PAC to gradually incorporate into the biofloc forming biologically activated carbon (BAC). One series of tests involved 4 bench scale (2 L) MBRs operated at sludge retention times (SRTs) of 30 days with PAC inventories of 0, 1, 3 and 5 g/L and steady state biomass concentrations of 12.0±1.0 g/L. The characteristics of the mixed liquors (MLSS) from the 4 reactors were compared. Short term filtration tests, including measurement of specific cake resistance (SCR), flux decline profile, and irreversible fouling resistance in an unstirred cell and “sustainable” flux (by monitoring transmembrane pressure (TMP) rise) in a crossflow cell all showed better filtration performance for the MLSS with BAC compared with the AS alone. In terms of SCR and flux decline profile the 1 g/L PAC addition performed best, but in terms of minimizing irreversible membrane fouling and maximizing “sustainable” flux the 5 g/L PAC was best. All 4 systems showed lower total organic carbon (TOC) in the permeate compared to the bioreactors, but the lowest permeate TOC (and the best removal) was for the highest PAC loading.

The benefit of PAC addition was confirmed in a second series of tests with two 20 L MBRs with submerged hollow fibers, one operated without PAC, the MBR(AS), and the other with 5 g/L PAC, the MBR(BAC). For an SRT of 30 days (which involved 3.3% sludge wastage per day and 3.3% new PAC addition per day) and a fixed flux of 21 L/m²hr the MBR(AS) showed a TMP rise of about 2.4 kPa/day whereas the MBR(BAC) showed a rise of only 0.8 kPa/day. However when the MBRs were operated without wastage the performance of the MBR(BAC) was worse than the MBR(AS). Thus the improved performance of the MBR(BAC) requires regular replenishment of aged BAC with fresh PAC.     

投加粉末活性炭对超滤膜去除海水中有机物的影响

超滤膜的有机污染问题是膜法海水预处理技术在海水淡化工程应用面临的重要挑战,粉末活性炭吸附是目前常用的膜前预处理手段之一。本文对比分析了直接超滤和投加粉末活性炭后对海水中有机物的截留能力,利用三维荧光光谱分析了投加粉末活性炭对超滤膜截留有机物的影响机制,并考察了海水超滤过程中通量变化及膜污染情况。研究结果表明,投加粉末活性炭能够强化超滤膜对海水浊度和有机物的去除,当粉末活性炭投量为200mg/L时,整个系统对海水中DOC去除率从直接超滤时的55.1%提高到77.6%。利用粉末活性炭的吸附作用及其在超滤膜表面形成的疏松滤饼层能够显著提高超滤系统对海水中腐植酸类有机物的去除能力。与直接超滤相比,粉末活性炭-超滤系统对改善膜通量的作用有限,但粉末活性炭形成的滤饼层能够避免超滤膜与有机物直接接触,可显著减缓超滤膜的不可逆污染。