重力出流式膜生物反应器的膜通量及膜污染控制研究

采用新型的重力出流式膜生物反应器(MBR)处理生活污水和垃圾渗滤液,考察了其在长期运行过程中膜通量的变化规律及其影响因素.结果表明,该MBR能够在较低液位水头(8.5～15.0 kPa)的作用下连续出水,并获得较高的膜通量.处理生活污水时,平均膜通量为11.2 L·(m²·h)^-1;处理垃圾渗滤液时,平均膜通量为6.4 L·(m²·h)^-1.研究发现,污泥浓度对膜通量影响大小与曝气强度有关.当曝气强度小于400 m³·(m²·h)^-1时,膜通量随着污泥浓度的升高显著下降;当曝气强度大于400 m³·(m²·h)^-1时,膜通量几乎不受污泥浓度和曝气强度的影响.对膜的化学清洗试验表明,NaOH+NaClO溶液清洗效果最佳,膜通量可恢复至初始通量的85%以上.进一步研究表明,混合液中高浓度的溶解性胞外聚合物是MBR处理垃圾渗滤液时膜通量较低的主要原因.     

机械清洗膜组件对膜通量影响的初步研究

试验设计了强化机械清洗膜组件M1和机械清洗膜组件M2,通过正交试验考察了污泥浓度、曝气量、运行膜通量和抽吸时间:间歇时间对2组膜组件的膜过滤特性的影响.结果表明,M1膜组件可以弱化不利条件如高污泥浓度(MLSS)、高运行膜通量和低曝气强度的影响;曝气量和运行膜通量是影响膜比通量的主要因素;并得到一组较佳的操作条件组合:污泥浓度6g/L、曝气量0.5m³/h、抽吸时间和间歇时间的比为12:1.在此条件下长期运行试验表明,M1和M2膜通量均可以维持在40L/(h·m²).通过测定2组膜组件的阻力分布,表明机械清洗可以大大减弱膜面泥饼层污染.     

膜生物反应器膜污染的水力学控制实验研究

叙述了膜污染是影响膜-生物反应器处理技术推广应用的关键因素，采用水动力学方法是控制膜污染的有效方法。在不同污泥浓度条件下。对不同曝气强度下膜污染的发展速率及其形成机理进行了试验研究，研究结果表明：对应于不同污泥浓度均存在一个经济曝气强度，其大小随污泥浓度升高呈线性增加，膜生物反应器在经济曝气强度条件下运行可控制膜污染的发展；并从理论上推导出一个临界污泥浓度，其值为5．15g／L。对应于临界污泥浓度，并且污泥絮体在膜面可形成比较稳定的动态膜，膜过滤压差上升的速率最慢，膜生物反应器在此临界污泥浓度条件下运行膜污染发展最为缓慢。     

一体式膜-生物反应器降低能耗的中试试验

基于气升式内循环反应器原理,对一体式膜-生物反应器结构进行了优化设计,构建了处理量为15.6m³/d的中试装置.通过水动力学特性的考察,得到中试装置的经济曝气强度为96m³/(m²·h);通过经济曝气强度条件下的临界通量试验,得到污泥浓度小于13g/L时的膜临界通量区域为30～35L/(m²·h).由此确定了中试装置连续运行的操作参数,实现了次临界通量[30L/(m²·h)]条件下处理城市污水的稳定运行.能耗分析显示,该中试反应器的气水比为21:1,有效单位产水能耗为0.42kW·h/m³.     

内循环动态膜生物反应器处理生活污水

利用筛绢为基材构建内循环动态膜生物反应器处理生活污水.在水力停留时间为6h,膜通量为66.2L/(m²·h)条件下,反应器内的生物动态膜需要120min可以形成.动态膜形成后,反应器对COD、氨氮、总氮(TN)和总磷(TP)的平均去除率分别为94.0%、97.6%、49.2%和83.7%.采用逆出水水流方向曝气进行在线反冲洗,在反冲洗时间为5min,反冲洗曝气强度为3.2m³/(m²·h)的条件下,生物动态膜的再生需要30min即可完成.反应器稳定运行60d,反冲洗周期能够稳定在50h以上.扫描电镜(SEM)观察表明,反冲洗能够有效破坏附着在膜基材上的生物动态膜.     

膜序批式间歇反应器的膜污染特性及控制

采取厌-好氧交替运行、实验室人工配水的方式,连续运行300 d,研究膜序批式间歇反应器运行过程的膜污染特性及其控制.结果表明,在运行初期的75 d内,污泥处于絮体状,SVI值64.6～110.6 　mL·g^-1,膜污染呈快速指数增长趋势,TMP平均增长速率为0.309　kPa·d^-1,膜阻力变化在0.393×10¹¹～1.298×10¹¹ m^-1·d^-1之间,比膜通量从4.4 　L·(m²·h·kPa)^-1下降为0.52 　L·(m²·h·kPa)^-1,75　d时的临界膜通量为20 　L·(m²·h)^-1.从75～120　d对系统进行了调控,反应器培养出好氧颗粒污泥,SVI值逐渐下降,从170　d开始,SVI一直保持在40 　mL·g^-1左右,污泥粒径逐渐增大,220　d时污泥粒径分布大多在500～1 000　μm.120～300　d运行过程中的膜污染呈缓慢增长趋势,TMP平均增长率仅为0.062 　kPa·d^-1,膜阻力变化率在0.291×10¹¹～0.404×10¹¹m^-1·d^-1,比膜通量从4.4 　L·(m²·h·kPa)^-1下降为1.4 　L·(m²·h·kPa)^-1,220 d时的临界膜通量为40 　L·(m²·h)^-1.这些数据表明好氧颗粒污泥的培养对减缓膜污染发生具有极大作用.曝气强度为100 m³·(m²·h)^-1时,比膜通量最大,曝气强度为69 m³·(m²·h)^-1时,膜污染速率最小.     

SBR工艺处理维生素C废水试验研究

采用颗粒污泥和普通絮体污泥SBR反应器对维生素C生产废水进行可生化性对比试验研究，结果表明，在进水CODcr为400—1800mg／L，运行周期为8h，其中曝气时间为5．5h，换水比为80％的条件下，颗粒污泥反应器CODer去除率为75-90％，污泥浓度介于6．11～8．32g／L，污泥指数为20～40mL／g.     

MBR中水力条件对五孔中空纤维膜污染的研究

为了对五孔中空纤维膜在分置式膜生物反应器(MBR)处理模拟印染废水中膜污染特性进行研究,提出从水力学角度考察膜污染特性。在曝气强度分别为25,50,75,100 L/h,出水通量分别为9,12,15,18 L/(m2·h)的工况下考察膜污染表征系数跨膜压差(TMP)的变化情况。得出如下结论:出水通量稳定时,在一定范围内曝气强度的增加可使TMP的增长率降低,即延长膜稳定运行时间,有效缓解膜污染;在次临界通量下曝气量恒定时,出水通量越小,TMP的增长率越小,即膜的稳定运行时间越长。此实验结果对MBR中膜污染的有效控制和水力条件优化提供数据依据。     

曝气强度对膜生物反应器膜污染形成特性影响的研究

曝气是控制膜生物反应器膜污染的重要手段,而曝气强度大小的确定是有效控制膜污染的关键因素.本文通过实验考察了浸没式中空纤维膜生物反应器在5种不同的曝气强度下[40,60,80,100,120 m3/(m2·h)]处理人工合成有机废水过程中膜污染的发展变化情况,并对膜污染的形成特性进行了分析.结果表明曝气强度为80 m3/(m2·h)时,膜过滤压差及压差变化率dp/dt最低,膜污染阻力中沉积层所占的比例较大,随着曝气强度的增加,压差下降不明显,甚至出现回升,阻力构成开始发生变化,达到120 m3/(m2·h)时,膜孔堵塞和凝胶层所占阻力比例明显增加,污染加重.实验确定80 m3/(m2·h)为最佳曝气强度.     

逆出水方向曝气反冲洗在动态膜生物反应器中的应用

采用逆出水方向曝气措施对以无纺布构建的动态膜生物反应器生活污水处理系统中的动态膜进行在线反冲洗.当反冲洗曝气强度为5.6 m³/(m²·h)、反冲洗时间为5　min时,生物动态膜的恢复需要45　min,生物动态膜恢复后出水浊度保持在5　NTU以下.在该反冲洗条件下,反应器稳定运行2个月,反冲洗周期可以稳定在15　h左右.扫描电镜观察表明,逆出水方向曝气反冲洗能够有效破坏附着在膜基材上的生物动态膜.生物动态膜截留能力研究表明,新的生物动态膜形成后,反应器对相对分子质量3×10⁴以上的有机物的截留率大于50％.逆出水方向曝气是一种经济有效的动态膜反应器在线清洗方法.     

预涂膜工艺应用于超滤膜系统

为提高超滤膜系统对污水处理厂二级出水中有机物和TN的去除效果,并降低超滤膜污染速率,改善超滤膜性能,分析了沸石粉、硅藻土2种预涂膜工艺在超滤膜系统中的应用效果. 结果表明:沸石粉/超滤工艺对超滤膜系统的膜通量恢复良好,反冲洗后能恢复到原来的膜通量;而硅藻土/超滤工艺中膜通量较初期下降0.01 L/(m2·h),对照组下降0.04 L/(m2·h). 沸石粉/超滤工艺对污水处理厂二级出水中COD_Cr、UV₂₅₄和TN的去除率分别为17.5%、13.5%和11.7%,相比对照组均有较大程度提高. 通过电镜扫描分析发现,沸石粉能够在超滤膜表面有效形成一层保护膜,降低有机物在膜表面的沉积,保障膜系统的高效率及长期稳定运行. 通过比较各实际运行工况效果并进行筛选,确定沸石粉为预涂膜工艺的最佳材料.      

浸入式超滤膜工艺稳定运行影响因素研究

以确定浸入式超滤膜工艺稳定运行工况为目标,进行了混凝.浸入式超滤膜工艺处理滦河原水的中试研究.采用横跨膜压差(TMP)做为表征膜稳定运行的工艺参数,考察了膜通量、制水周期、原水水质条件的改变对膜工艺的影响.结果表明,采用浸入式膜处理滦河水时,膜通量为53.3 L/(m2·h)且制水周期为30 min时膜工艺运行稳定,能较好控制膜污染;水温变化对膜工艺运行影响较大,低温期单个过滤周期TMP比高藻期增加了76%;EFM和化学清洗结合是一种有效地控制膜污染、强化稳定运行的措施.     

膜污染成因及控制对策研究新进展

膜生物反应器是污水处理领域里一项新型、高效处理工艺,近几年在工程中得到了广泛应用。但膜污染的防治和膜的使用寿命却成为限制膜生物反应器广泛应用的关键因素,文章系统论述了膜生物反应器在处理污水过程中膜污染的成因、影响因素及防治措施,总结了近年来关于膜污染的研究进展。     

膜生物反应器中膜污染机理和控制研究新进展

膜生物反应器(MBR)相比于传统活性污泥法具有出水水质好、设备占地面积小、剩余污泥产率低和便于自动控制等诸多优点,在污水处理和回用方面极具发展前景。然而膜污染是制约MBR广泛应用的最大障碍。文章着眼于总结MBR中膜污染机理和控制的研究新进展。介绍了MBR中膜污染的分类、污染机理和膜污染影响因素的研究概况,在此基础上,综述了MBR膜污染控制方法方面的进展,并对MBR中的膜污染机理和控制的研究发展方向做了展望。     

电控膜生物反应器技术回顾与展望

电控膜生物反应器（Electrical membrane bioreactor，eMBR）在膜生物反应器中引入电极反应、电场效应，将膜分离技术、微生物降解以及电化学水处理技术有机结合，提升出水水质、减缓膜污染、强化产生物气，对构建"碳中和"型污水处理技术模式具有重要科学意义和应用价值.近年来，膜材料科学和反应器设计不断发展，推动eMBR技术进步，在强化污染物去除、电化学控制膜污染和微生物电化学响应原理方面取得重要进展；对eMBR的研究出现新态势：注重导电膜/膜电极材料研制与应用、回收污水中资源与能源、短流程-无药剂的反应器构造和工艺设计.本文总结回顾了国内外相关研究，分析了eMBR的基本特征和优势功能，重点关注膜污染电控原理以及微生物的电场响应机制，并展望了eMBR的发展趋势，以期推动电驱动膜分离技术的研究与应用.     

新型管式动态膜生物反应器及处理垃圾渗滤液的研究

研究了1种新型玻璃纤维管式动态膜生物反应器（DMBR）并考察其对垃圾渗滤液的处理效果.研究表明,动态膜生物反应器运行稳定,DMBR在重力自流出水下运行近80 d,在过滤压差为2?900 Pa的情况下,膜通量维持在3.75　L/(m²·h)左右,在膜组件的结构参数改进之后,膜通量有较大提高,在过滤压差为1 450 Pa下能较长时间稳定在6 L/(m²·h).本研究还考察了动态膜的过滤性能和系统处理效果,系统出水浊度在1.0　NTU以下,对COD、BOD₅和NH⁺₄-N的平均去除效率分别超过71%、96%和98%,动态膜对混合液上清液COD有19.34%的截留作用.     

动态膜-生物反应器中新型预涂剂的抗污染特性研究

对动态膜技术中的预涂剂进行了拓展研究,通过聚乙烯醇(PVA)与戊二醛(GA)的乳化交联制备新型预涂剂——PVA微球,分析交联反应机理,并通过PVA微球对产生膜污染主要物质EPS的吸附实验分析其抗污染特性.结果表明,乳化交联过程中主要发生的是半缩醛反应,PVA胶团的羟基数量实质上没有大量减少,PVA微球仍然保持良好的亲水性能,而且其表面呈现的电负性能够对活性污泥絮体产生静电排斥作用, PVA微球对活性污泥中蛋白质和多糖的吸附率稳定且较低,分别为0 .543 mg·g^-1和0 .694 mg·g^-1,从微观上延缓了膜污染.预涂液中微球的粒径在1 .14 μm左右,其不同浓度的Zeta电位都小于-39 mV,具有良好的稳定性,能够快速稳定地沉积在多孔底膜的表面和孔道内壁上,试验中采用SEM分析了PVA微球及其在工业滤布内部纤维丝上形成动态膜的表观形貌.     

污水处理中有机膜的化学清洗技术研究

实验对已污染的聚丙烯腈中空纤维膜进行了化学清洗的研究 ,并通过测定各种清洗剂清洗后膜水通量的恢复 ,确定适宜的清洗剂、清洗时间、清洗液浓度和清洗温度 ,选择出合适的清洗剂组合 ,取得较好的清洗效果。     

纳滤膜过滤MBR出水的污染原因与清洗方法

为研究膜-生物反应器(MBR)出水对纳滤膜的污染原因及清洗方法,使用场发射扫描电镜、傅立叶变换红外光谱仪、原子力显微镜和接触角仪对经MBR出水污染的纳滤膜表面污染层进行了检测,结果表明,纳滤膜表面污染物包括有机物和无机物,所含元素包括磷、镁等,对经过不同清洗步骤的膜表面进行的检测表明,柠檬酸清洗可以去除镁和大部分磷,这些物质主要以无机形态存在于膜面污染物中;后续NaOH清洗可以进一步去除磷,这部分磷主要来自有机酸、有机磷或蛋白质等膜面污染物.污染使膜表面粗糙度由79.5 nm增大至111.2 nm,但接触角由55.6°变为62.1°,表明亲水性变化不大;酸洗后表面粗糙度显著减小至51.9 nm,接触角变为96.0°,表明有机污染物暴露出来,膜面呈现疏水性;再经碱洗后,膜面粗糙度与亲水性均接近于新膜.这些结果说明,先酸洗后碱洗的方法可以去除绝大部分的膜面污染物,进一步推知膜污染初期主要为有机污染,之后无机物的作用使污染进一步加重.