微生物代谢产物对膜生物反应器膜污染的影响

针对膜生物反应器（MBR）在运行过程中溶解性微生物代谢产物（SMP）及胞外聚合物（EPS）对膜污染进行研究。实验过程中对MBR内的污泥混合液进行了定期膜阻力监测。结果表明,SMP和EPS对膜过滤阻力有负面的影响。SMP中相对分子质量分布（Mw）在3～10 kDa对膜内部阻力影响显著,SMP中Mw＞10 kDa的大分子有机物及EPS浓度对膜外部阻力影响明显。通过傅里叶转换红外光谱（FTIR）检测膜表面污染物表明,EPS主要由多聚糖、蛋白质和腐殖酸组成,而污染层中的SMP主要是多聚糖和腐殖酸。     

膜生物反应器污泥混合液对膜污染影响研究进展

膜生物反应器(membrane bioreactor,MBR)作为一种高效的污水处理及回用工艺,近年来备受关注,然而MBR的膜污染问题严重制约了该工艺进一步快速的商业化推广.本文综述了污泥混合液各组分对MBR膜分离的影响,包括溶解性微生物代谢产物(soluble microbial product,SMP)、胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)、污泥浓度(mixed liquor suspended solids,MLSS)、颗粒粒径及无机物对膜污染影响,并对该领域未来的研究方向进行了论述.     

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。     

钙对陶瓷平板膜生物反应器膜污染的影响研究

通过配制Ca~(2+)的质量浓度分别为50、120、230、540、730 mg/L的进水,考察不同Ca~(2+)含量对陶瓷平板膜生物反应器(C-MBR)膜污染的影响。实验数据表明,Ca~(2+)的质量浓度为230 mg/L时,TP的去除率比Ca~(2+)的质量浓度为50 mg/L时高30%左右,TMP上升速率比其它Ca~(2+)含量下低约为37%,膜通量下降趋势比其它Ca~(2+)含量下高约为27%。同时,在Ca~(2+)的质量浓度为230 mg/L时,由于Ca~(2+)强化了生物絮凝作用,故污泥混合液中的SMP及EPS较其它Ca~(2+)含量下低。     

金属离子对膜生物反应器混合液可滤性影响研究进展

膜生物反应器(MBR)作为一种高效的污水处理及回用工艺,近年来备受关注,然而MBR的膜污染问题严重制约了该工艺进一步快速的商业化推广。本文综述了金属离子对MBR污泥混合液可滤性的作用,并探讨了混合液中胞外聚合物(EPS)和溶解性微生物代谢产物(SMP)对膜污染影响。为说明高价金属离子对混合液可滤性的调控作用,文中通过DLVO、DCB及箱蛋理论深入探讨了金属离子对生物絮凝影响的机理。最后,对该领域未来的研究方向进行了论述。     

活性炭减缓膜生物反应器膜污染的研究

针对膜生物反应器(MBR)中膜污染现象,提出投加活性炭方法抑制膜污染。对比了粉末活性炭(PAC)和颗粒活性炭(GAC)对MBR出水水质及膜污染速率的影响,分析了活性污泥性质,如溶解性微生物产物(SMP)、胞外聚合物(EPS)、絮体粒径分布、毛细吸水时间(CST),及膜面污泥层,得到了膜污染减缓机理。结果表明,MBR对总有机碳(TOC)和氨氮的去除率分别大于97%和98%,PAC组TOC去除率略高于GAC组和对照组。PAC的加入明显减少了与膜污染相关的SMP和松散结合型胞外聚合物(LB-EPS)浓度,降低了膜污染速率。GAC则主要通过冲刷破坏膜表面污泥层,抑制污泥层的生长,减缓了膜污染。     

投加助滤剂对高盐度冲击下MBR运行及膜污染影响

以膜生物反应器(membrane bioreactor,MBR)受高盐度废水冲击前后的活性污泥为研究对象,考察了助滤剂(硅藻土)投加对于MBR污染物去除及膜污染减缓的影响。实验结果表明投加硅藻土对高盐废水冲击后的MBR性能恢复效果显著。与对照反应器相比,投加60 mg·L-1硅藻土可提高系统对传统污染物的去除效率,COD、NH+4-N及TP去除效率分别提高了4.9%、3.2%及74.5%;高盐度废水冲击显著增加了对照反应器的膜污染速率,其膜污染速率是投加硅藻土MBR的4倍。硅藻土具有的吸附性能及絮凝能力显著降低了MBR本体溶液中的溶解性微生物代谢产物含量,减小了膜污染速率。进一步研究发现,投加硅藻土增加了平均絮体粒径(mean particles sizes,dp)及相对疏水性(related hydrophobic,RH),有利于减缓膜污染。     

填料对一体式膜生物反应器运行效能的影响

进行了组合式膜生物反应器(CMBR)和一体式膜生物反应器(SMBR)处理生活污水的试验研究,以考察填料对处理效果的影响及减缓膜污染方面的作用。在稳定期,CMBR对COD的平均去除率为96.7%,SMBR为95.9%,对NH3—N的去除率分别为95.6%和94.9%,试验结果表明,填料的添加对反应器COD和NH3—N的去除效果影响不大,但能有效增强反应器对总氮的去除,去除率从54.5%提高到67.5%;经102 d连续运行,CMBR膜组件清洗次数少于SMBR,说明添加填料不仅提高了膜生物反应器(MBR)的处理效果,而且相对有效地减缓了膜阻力升高的速度;单位膜面积上胞外聚合物(EPS)的面密度与2个膜生物反应器过膜压力随运行时间的变化规律基本一致,CMBR和SMBR中膜阻力与单位膜面积上EPS的面密度正相关,证明EPS对膜污染有着重要的影响。     

投加助滤剂对高盐度冲击下MBR运行及膜污染影响

以膜生物反应器（membrane bioreactor,MBR）受高盐度废水冲击前后的活性污泥为研究对象,考察了助滤剂（硅藻土）投加对于MBR污染物去除及膜污染减缓的影响。实验结果表明投加硅藻土对高盐废水冲击后的MBR性能恢复效果显著。与对照反应器相比,投加60 mg·L^-1硅藻土可提高系统对传统污染物的去除效率,COD、NH₄⁺-N及TP去除效率分别提高了4.9%、3.2%及74.5%;高盐度废水冲击显著增加了对照反应器的膜污染速率,其膜污染速率是投加硅藻土MBR的4倍。硅藻土具有的吸附性能及絮凝能力显著降低了MBR本体溶液中的溶解性微生物代谢产物含量,减小了膜污染速率。进一步研究发现,投加硅藻土增加了平均絮体粒径（mean particles sizes, d_p）及相对疏水性（related hydrophobic, RH）,有利于减缓膜污染。     

无排泥条件下膜生物反应器污泥混合液可滤性分析

膜生物反应器（MBR）在无排泥条件下运行100 d,定期对溶解性微生物产物（SMP）、SMP分子量分布、胞外聚合物（EPS）中的蛋白质和多糖进行监测,应用修正的污染指数（MFI）考察污泥混合液可滤性的变化。实验表明：长时间无排泥运行模式下将导致污泥混合液可滤性的恶化;污泥混合液上清液中分子量（M_w）大于10 kDa 的SMP浓度对污泥混合液的可滤性产生强烈的负面影响;污泥浓度（MLSS）与混合液可滤性之间关系复杂,MLSS对污泥可滤性的影响存在一个临界值;EPS中的蛋白质60 d后发现可被微生物迅速降解,多糖类物质对污泥混合液可滤性有较强的负面影响。     

投加粉末活性炭对膜生物反应器性能的影响

采用两组膜生物反应器(反应器1未投加粉末活性炭,反应器2投加粉末活性炭量为500mg/L)研究了在相同的进水和运行条件下其混合液特性和膜过滤阻力的变化.研究发现:加入活性炭可有效延缓混合液的黏度,胞外聚合物(EPS)含量、微细颗粒的含量和膜过滤阻力的增加,而且黏度和EPS含量有较好的线性相关性.分析认为膜孔堵塞仅在很短的时间内(≤1 min)起作用,因此膜孔堵塞模型可并入膜本身阻力模型;大于膜孔径而小于1 μm的颗粒物是形成沉积层的主要物质,而沉积层阻力是膜过滤的主要阻力.     

PAC对膜生物反应器过滤性能的影响

为了研究投加粉末活性炭对膜生物反应器膜过滤阻力的影响,在相同的进水和运行条件下进行试验.对比了两组膜生物反应器(反应器1未投加粉末活性炭,反应器2投加粉末活性炭量为500 mg/L)的过滤性能.结果表明,投加活性炭使反应器2的过滤周期延长1.5倍,改变了混合液颗粒粒径分布.大于膜孔径而＜1μm颗粒物的含量是膜过滤阻力的主要污染因子,而混合液黏度则促进了凝胶层的形成.活性炭的加入有效地减少了混合液的黏度和微细颗粒的含量,从而改善了混合液的过滤特性.     

动态膜生物反应器的过滤性能及运行特性研究

采用滤布为基材形成动态膜生物反应器在低温条件下(9～13℃)处理校园生活污水.结果表明动态膜能在滤布表面很快形成且稳定存在.出水浊度小于9.5 NTU,TSS多数运行时间为零,最大不超过5.0 mg/L,COD和氨氮去除率分别为72%～89%和66%～94%.动态膜的过滤阻力比微滤/超滤膜要低2～3个数量级,泥饼层阻力是主要的污染阻力.     

金属膜生物反应器中膜污染清洗方法

采用浸没式平板金属膜生物反应器(MBR)处理模拟城市污水,考察好氧和缺氧/好氧(A/O)2种运行模式下离线药洗、机械清洗、在线药洗、曝气清洗及滤液反洗等清洗方法对膜污染的控制效果。结果表明:机械清洗后再进行NaOCl浸泡清洗,能有效去除膜污染,NaOCl溶液pH值和浸泡时间对去除效果有明显影响;机械清洗和在线药洗能有效去除好氧模式下的滤饼层污染,但对A/O模式下的膜内部污染控制效果不佳;机械清洗和空曝气清洗因为可操作性较差,只作为去除金属膜污染的辅助手段使用;滤液反洗能有效减缓膜污染的发展,但应综合考虑系统产水率、膜材料强度等因素。     

Effect of hydraulic retention time and temperature on submerged membrane bioreactor (SMBR) performance

Water shortages and strict environmental provisions necessitate wastewater renovation using various wastewater treatment methods, among which applications of submerged membrane bioreactors (SMBRs) are rapidly increasing due to their advantages such as high loading capacity and quality of effluent. In this work, the effect of hydraulic retention time (HRT 8, 10 and 12 h) and temperature (25, 30 and 35°C) on membrane fouling and sludge production was investigated in a 5-Liter SMBR equipped with immersed PVDF hollow fiber membrane module. Phenolic synthetic wastewater and acclimatized activated sludge with phenol during a 2-month period were used as toxic and microbial sources, respectively. Results showed that by increasing HRT membrane fouling decreases, while excellent treatment performance of over 99.5% phenol and 95% COD removals was achieved at all HRTs. Therefore, HRT=8 h corresponding to the highest effluent flow rate of 12 L/m²·h was used to investigate the effect of temperature, resulting in phenol and COD removals of higher than 99 and 96%, respectively, at all temperatures. Membrane fouling occurred at 12, 5 and 3 days for 25, 30 and 35 °C, respectively. Additionally, the effect of HRT and temperature on mixed liquor volatile suspended solid (MLVSS) as a measure of biomass was examined. MLVSS concentration showed decreases with increasing HRT and temperature. Overall, it was shown that SMBR can be used to efficiently treat phenolic wastewater at a range of flow rates and temperatures, among which HRT=8 h and T=25 °C are the preferred operating conditions, resulting in high flow rate and low membrane fouling.     

投加PAC对HDMBR处理印染废水效果的影响

将动态膜技术与悬浮填料相结合构建HDMBR(复合式动态膜生物反应器),采用HDMBR工艺处理印染废水,比较了投加粉末活性炭(PAC)对印染废水处理效能的影响。结果表明,投加PAC的反应器复合式动态膜性能、对污染物去除效果更好。系统稳定运行时,投加和未投加PAC反应器分别标为反应器A和B。A反应器对COD、UV_(254)、色度和浊度的去除率分别为96.20%,88.92%,92.12%,94.81%,分别比B反应器高2.16%,4.66%,5.65%,3.04%。三维荧光光谱解析表明印染废水经HDMBR处理,废水中溶解性有机物(DOM)的荧光峰强度沿程逐渐减弱,投加PAC可强化对DOM的去除。     

Effect of light metal ions on the sorption of heavy metal ions on natural polymers

Dried ground formaldehyde-treated peanut skins, white ash bark, and So. Wisconsin red maple bark are efficient substrates for removal of many heavy metal ions from waste streams, but possible interference by common light metal cations has never been determined. The influence of Ca²⁺, Mg²⁺, or Na⁺ on the removal of the heavy metal ions Pb²⁺, Cu²⁺, Cd²⁺, and Zn²⁺ by the above substrates was studied in both batch and packed-column experiments. It was found that Pb²⁺ and Cu²⁺ were minimally affected by the presence of these light metal ions in solution, while the uptake of Cd²⁺ and Zn²⁺ was significantly reduced. Calcium ion produced the greatest effect of the light metals tested.     

聚吡咯/石墨相氮化碳光催化材料的制备及其铀降解性能研究

为了提高g-C_3N_4的光催化性能,通过原位聚合法制备了PPy/g-C_3N_4复合材料。通过SEM、XRD、BET和FTIR等表征手段研究PPy/g-C_3N_4的微观形貌、化学组成以及光催化降解铀的性能。结果表明,PPy抑制了g-C_3N_4晶粒的生长,提高了g-C_3N_4的比表面积。在降解时间60 min,pH=5,U(VI)初始浓度5 mg/L,光催化剂投加量200 mg/L的条件下,g-C_3N_4和PPy/g-C_3N_4复合材料对U(VI)的降解率分别为83.11%和96.20%。重复使用3次后,PPy/g-C_3N_4对U(VI)的降解率仍达92.4%。     

不同曝气条件对膜生物反应器（MBR）工艺脱氮性能的影响

为了改善膜生物反应器（MBR）的脱氮效果,考察了不同溶解氧浓度(DO)、曝气/停曝时间对MBR工艺实现短程硝化反硝化生物脱氮的可能性以及对膜污染的影响。第一阶段采用5 min/1 min的间歇曝气模式,改变DO,在2、3 mg•L^-1时出现了亚硝酸盐氮的积累,相应的总氮的去除率较1、4 mg•L^-1时高,但最高值仅接近40%。第二阶段DO控制在2 mg•L^-1左右,改变曝气/停曝时间,在10 min/5 min时,亚硝酸盐氮积累率最高,总氮去除率也最高,接近70%;同时发现亚硝酸盐氮的浓度过高（在6 mg•L^-1左右）会降低脱氮效果。说明改变DO与曝气/停曝时间均可实现短程硝化反硝化脱氮,但后者效果更为显著。另外,DO过低（1 mg•L^-1）、过高（4 mg•L^-1）时,膜污染均恶化;曝气率越低,停曝的时间越长,膜污染越严重。