MBR膜污染过程中微生物群落结构与代谢产物分析

针对MBR运行中膜污染问题,利用T-RFLP手段分析不同运行控制下两套相同的A／O-MBR装置(R1、R2)膜污染过程中微生物群落结构变化规律,检测不同过膜压力pTM下Cake层、混合液微生物代谢产物浓度．结果表明:R1反应器(温度为30 ℃,SRT为60 d、膜通量(Flux,FM)为9.09 L／(m²·h),DO为4 mg／L)膜污染周期为30 d,Cake层优势种群依次为Oribacterium、Cytophaga sp.、Anaeromyxobacter、Paracoccus、bp180和Comamonadaceae,膜丝表面优势种群依次为Saprospiraceae、Nitrospira、Thiothrix sp.和bp92;R2反应器(温度为20 ℃,SRT为30 d,FM为13.42 L／(m²·h),DO为2 mg／L)膜污染周期为11 d,Cake层优势种群依次为Anaeromyxobacter、Oribacterium、Saprospiraceae和Myxobacterium,膜丝表面优势种群依次为Thiothrix Eikelboomii、γ-Proteobacterium、Nitrospira、Thiothrix sp.和bp52．控制策略的差异对微生物群落演替具有显著影响．Cake层和膜丝表面微生物多样性增大可能导致膜污染加重．微生物代谢产物(EPS、SMP)浓度升高会导致膜污染进程加剧,Cake层中EPS对膜污染具有主要贡献作用．     

MBR+蠕虫反应器膜污染特征及微生物群落结构

为研究针对MBR+蠕虫反应器工艺中蠕虫捕食对膜污染的影响,在常温下分别平行运行MBR+蠕虫反应器(R1)和作为对照系统的MBR+空白蠕虫反应器(R2).监测R1工艺中MBR(S-MBR)和R2工艺中MBR(C-MBR)的跨膜压力(pTM),检测污泥混合液及泥饼层微生物代谢产物的变化.利用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术分析S-MBR和C-MBR中微生物种类和分布.结果表明:S-MBR的膜污染周期为90 d,C-MBR的膜污染周期为28~37 d,蠕虫捕食导致S-MBR中SMP和EPS的多糖和蛋白质减少.S-MBR膜丝表面是微生物菌群Alphaproteobacterium,Betaproteobacterium,Deltaproteobacterium和Geobacter,而C-MBR膜丝表面是微生物菌群Azorhizobium,Rhodobacter,Gammaproteobacterium和Flavobacteria,对MBR膜污染进程起主要作用.Caldilinea可能与S-MBR膜污染减轻有关.蠕虫捕食可改变微生物群落结构,减缓S-MBR膜污染.     

应用前表面三维荧光表征有机膜污染物质的方法

一直以来膜污染都是膜过滤技术中亟待解决的问题,新型的膜污染表征定量技术的开发有助于对膜污染过程的深入了解,并为膜污染控制提供参考.本研究开发了采用前表面荧光法对有机膜污染物质进行直接测量的表征方法.以牛血清蛋白(BSA)为标准污染物进行聚偏二氟乙烯膜(PVDF)的超滤实验,结合使用平行因子分析法,对超滤过程中膜表面累积的污染物进行定量,并评估其准确性.实验证实前表面三维荧光法能够准确地定量黏附在膜表面的BSA污染物,表征结果表明,在膜污染初期BSA的黏附相对较慢,随着过滤进行,膜表面形成滤饼层,黏附作用逐渐加快,造成膜阻力的增大也越来越快.用前表面三维荧光法定量有机膜污染物质,操作简便且准确直观,有望为膜污染的深入研究及膜污染的在线检测提供技术支撑.     

东江水膜污染物质的确定及污染机理研究

为探讨东江水中引起超滤膜污染的成分及其污染机理,分别于旱季(11月底)和雨季初期(3月底)对东江水进行超滤膜污染试验,分析原水、超滤出水及化学清洗液亲疏水性及分子质量分布等水质特性,并采用膜堵塞模型对膜污染数据进行拟合.高效液相色谱(HPSEC)联合分峰技术(peak fitting)对水质进行分析发现,东江水中有机物的主要组分为生物聚合物(98 ku)、腐殖质(1 200 u)、腐殖质基本单元(610 u)及低分子中性物质(270 u).尽管雨季时东江水的生物聚合物和腐殖质组分较旱季时有所增多,两时期试验中的主要膜污染物质都是具有亲水性的生物聚合物及低分子中性物质.膜堵塞模型拟合膜污染过程的结果表明,生物聚合物在膜表面形成滤饼层及低分子中性组分标准堵塞(窄化膜孔)导致膜污染.     

好氧颗粒污泥膜生物反应器中的混合液特性

通过引入驯化成熟的好氧颗粒污泥,研究膜生物反应器处理模拟生活污水过程中好氧颗粒污泥特性及好氧颗粒污泥微观结构.研究结果表明:好氧颗粒污泥膜生物反应器中总污泥浓度随运行时间的延长而增加,而好氧颗粒污泥浓度却降低,絮状污泥浓度呈稳步增加趋势.反应器内好氧颗粒污泥趋于小粒径化,由初始的3 mm降至2 mm,颗粒污泥的沉降性能恶化.污泥混合液中存在高浓度的胞外多聚物和溶解性有机物,且随反应器运行时间的延长而显著增加.溶解性有机物浓度随时间的变化趋势与胞外多聚物相同.通过电镜观察,好氧颗粒污泥外部为好氧区,内部为厌氧区,表面微生物以丝状菌为主,内部以长杆菌为主.     

含聚污水对离子交换膜污染的影响

试验借助于溶液电导率的测量,分别考察了聚合物、固体悬浮物和原油对离子交换膜的性能影响情况,并对污染后的离子交换膜进行扫描电镜和能谱分析.结果表明:聚合物分子链很长,远大于离子半径,虽然在膜表面聚集,但不能形成孔径<1 nm的致密层,从而不会对膜造成污染;对膜造成污染的主要物质是原油和悬浮物;原油在膜表面由于范得华力吸附形成致密的一层油膜,影响离子通过离子交换膜.固体悬浮物在水中带负电,在电场的作用下向阴膜迁移,从而对阴膜造成污染.     

膜表面凝胶层形成机理

膜污染控制是影响膜生物反应器技术发展的关键,而凝胶层形成是膜污染的主要因素.对膜污染中凝胶层的形成机理研究认为,凝胶层的形成与污水中有机物质和膜材料相互作用、浓差极化、生物污染及膜孔堵塞等因素有关;有机物首先在膜表面吸附,接着在膜面浓差极化、生物污染及膜孔堵塞影响的共同作用下,凝胶层迅速增厚,最终导致膜的严重污染.     

不同截留分子量超滤膜污染过程分析

通过对膜过滤过程中有机污染物质的热重分析、截留液中悬浮颗粒的光学在线监测和膜孔以及膜面污染的扫描电镜分析,探讨了10K、50K、100K三种不同截留分子量超滤膜的污染过程.研究结果指出,截留分子量越小,膜表面污染物质重量越大.超滤膜截留液中颗粒物浓度在初始时刻增加显著,但随着截留分子量的增加,超滤膜截留液颗粒物浓度变化趋势逐渐减缓,说明在初始时刻的过滤过程中主要是形成滤饼层,滤饼层可进一步吸附截留水中污染物质,防止污染物质进入膜孔内部.但是对于截留分子量较大的超滤膜,由于膜孔相对较大,污染物质则相对容易进入膜孔内部,从而迅速造成膜孔内部污染,膜面污染物质则较少.     

石油污染土壤微生物修复菌种选育研究

以原油作为惟一碳源,对长庆油田石油污染土壤中石油降解菌进行富集培养并筛选出高效石油降解菌,研究石油污染土壤微生物特性及石油降解菌降解性能．结果表明,长庆油田受污染土壤石油降解菌为杆状或球状,既有革兰氏阴性菌,又有革兰氏阳性菌;在好氧奈件下,石油烃降解优势菌株a,b,c,d有较强的降解能力,分别属于邻单胞菌属,芽孢杆菌属和动胶菌属;a和b在初始pH为9时降解率最高分别为69．81％和71．41％;c和d在初始pH为7时降油率最高分别为66．94％和65．76％．     

两种膜的前端处理技术减缓膜污染的试验研究

通过超滤膜过滤粉末活性炭预处理长江水和混凝沉淀预处理太湖水的上清液试验,比较各工艺中有机物极性含量的变化,结合膜的扫描电镜照片,探讨粉末活性炭和混凝沉淀预处理技术对膜污染的减缓作用。结果表明,疏水性有机物是造成膜污染的主要因素,亲水性有机物对膜污染的影响较小。超滤膜分别过滤经20mg/L投量的粉末活性炭预处理的长江水样和25mg/L投量的聚合氯化铝预处理的太湖水样时,相比直接过滤2种原水,超滤膜反洗后膜通量可有效恢复。粉末活性炭和混凝沉淀预处理后,膜表面形成的滤饼层较松散,易被周期性反洗排出膜组件,滤饼层可阻止疏水性有机物直接沉积在膜表面,减缓超滤膜污染,同时也可提高超滤膜出水的化学安全性。     

膜-生物反应器中膜污染特性研究

膜污染是膜-生物反应器的主要问题。本研究考察了一体式膜-生物反应器在过滤活性污泥混合液条件下膜污染的微生物学特性和水力学特性,提出了膜-生物反应器的优化运行应采取控制系统活性污泥浓度、膜通量低于临界浓度和临界膜通量,并定期适当排泥等措施。     

Investigation of organic fouling of microfiltration membrane

Because the natural organic matters (NOMs) and proteins are the principal foulants of microfiltration membranes in drinking water, the primaix aim of this paper is to obtain a better understanding of the interactions between those foulants and the microfiltration membrane from a novel view of coagulation. Based on reviewed literature and our own analysis, the authors consider that the behaviors of NOMs in the fouling of microfiltration membrane are like a form of clwstal growth, and we recognize that the extent of the membrane hvdrophobicity plays an essential role in NOMs fouling. However, proteins fouling is more affected by intermolecular interaction. Additionally, the effect of membrane surface chemistry is not as essential as it is in the situation of NOMs.     

基于纤维膜的膜蒸馏界面结晶及清洗再生

针对膜蒸馏（MD）技术处理高盐溶液时,膜界面出现结晶结垢的问题,以无纺结构的纤维膜为膜蒸馏的分离界面,设定不同的料液初始质量分数和膜蒸馏工况条件,表征含盐溶液在膜界面上的结晶行为,探究膜界面结晶的成核和生长机理,开展膜蒸馏的性能分析和失效分析. 通过降低料液质量分数的方式对已发生界面结晶的膜进行清洗再生实验,研究膜清洗再生后的膜蒸馏性能和恢复机制. 结果表明,NaCl结晶以微小晶粒形式附着在纤维丝上,在近料液的膜界面上形成大块结晶,降低膜蒸馏的跨膜通量. 膜的清洗再生可以恢复跨膜通量,恢复比例与结晶生长程度成负相关.     

胞外聚合物EPS对MBR膜污染的影响

EPS普遍存在于活性污泥絮体内部及表面,在细胞之间构成一种架桥作用,细胞通过这些胞外物质进行物质和能量的传递,具有重要的生理功能.MBR膜通量下降主要来自污泥而非上清液中的胶体和溶解性有机物;EPS浓度和组成影响污泥混合液疏水性、Zeta电位、黏度、粒径等物理、化学特性和菌胶团的生物活性,且与膜污染程度相关关系良好;通过操作条件的调整可以改变EPS的组成和含量,在保证污泥系统正常运行的同时维持良好的膜通量.     

分形理论在膜污染研究中的应用

近年来,膜生物反应器中膜污染的研究日益活跃,取得了较大的成果,并面临着突破性进展．分形理论使膜污染凝胶层微观结构的研究成为可能,为膜污染的研究提供了新的思路．本文对分形理论在过滤滤饼结构中的应用进行了较为全面的综述,并指出了其在膜污染研究中的应用前景．     

PAC对IMBR的净水效果和膜污染的影响研究

在运行条件一致的情况下对膜生物反应器和投加粉末活性炭膜生物反应器(PAC-MBR)进行比较研究。并介绍了炭泥比的概念。发现炭泥比对减缓膜污染有重大贡献。试验结果表明,PAC-IMBR具有比普通MBR更为稳定的出水水质,COD、BOD5去除率分别提高了3．1％、2．4％,粒径为40-60目和200-300目的粉末活性炭不利于减缓膜污染,而粒径为80-100目的粉末活性炭则大大降低了膜污染,并且其较佳活性炭炭泥比CSPAC=1／4,更有利于形成生物活性炭,减少料液中的EPS,保持较高的膜通量。     

天然有机物对纳滤膜污染的分析与控制

介绍了天然有机物的组成、性质及其对纳滤膜污染的机理,并对天然有机物污染纳滤膜的影响因素,如NOM的性质、膜的特性、pH值、离子浓度和操作条件等作了详细的阐述,提出了污染控制的方法,指出适当的选择工艺运行参数以及对原水进行预处理能够最大程度降低膜污染提高膜寿命,同时可以优化膜工艺性能并降低运行费用.     

天然有机物对纳滤膜污染的分析与控制

介绍了天然有机物的组成、性质及其对纳滤膜污染的机理,并对天然有机物污染纳滤膜的影响因素,如NOM的性质、膜的特性、pH值、离子浓度和操作条件等作了详细的阐述,提出了污染控制的方法,指出适当的选择工艺运行参数以及对原水进行预处理能够最大程度降低膜污染提高膜寿命,同时可以优化膜工艺性能并降低运行费用。     

超声波在线监测纳滤膜无机污染

针对商业用纳滤膜，分别使用1．2g／L和2．4g/L厂L的CaSO4溶液作为料液，采用超声波时域反射法在线监测纳滤膜的污染过程．结果表明：1．2g／LCaSO4过滤过程中，初期膜通量下降是由浓差极化所致，污染4h后开始有CaSO4的沉积；2．4g／LCaSO4为饱和溶液，在污染初期CaSO4晶体就在膜面上快速沉积，所以其通量大幅度下降；此外，CaSO4晶体随着污染时间的延长逐渐增多、变大，有增长的趋势．超声监测结果与膜通量变化、比重法和SEM分析结果具有良好的对应关系．