投加ABS颗粒对MBR膜过滤特性的影响

向膜生物反应器(MBR)中投加ABS颗粒,以干扰膜表面泥饼层的形成和减轻膜污染的发生。结果表明,向MBR中投加粒径为1 mm的ABS颗粒,发现颗粒的最佳投加量为1.5 kg/m3,投加颗粒的膜运行时间是对照实验运行时间的3倍。颗粒对膜表面泥饼沉积层抑制明显,与对照实验泥饼层重量最大相差290 g,颗粒使膜上泥饼层的分布也不同。颗粒的投加也改变了污泥EPS含量,相比对照实验,多糖、蛋白质含量分别提高了17.2%和8%,污泥粘度提高了17.6%。细格栅与颗粒使MBR对TN、TP去除效果分别提高了8.5%和9.7%,对COD的影响不大。     

膜生物反应器中膜污染的研究

研究了膜生物反应器的膜污染过程中，膜平均通量的下降与污泥浓度之间的关系，发现在一定的膜面流速下，膜平均通量的下降与污泥浓度增加成对数关系；随着污泥浓度的增加，膜污染速度加快，泥饼阻力成为膜稳态通量的主要控制因素。     

外置管式MBR处理垃圾焚烧渗沥液中的膜污染

采用外置管式膜生物反应器进一步处理垃圾焚烧渗沥液生化出水,研究水洗和化学洗后污染膜的清洗效果。采用扫描电镜、傅里叶红外光谱对膜表面污染物进行分析;采用变性梯度凝胶电泳技术分析了膜表面泥饼层中细菌群落结构。实验结果表明,采用低压力(0.03 MPa)、高流速(2.84 m/s)的清水洗能使膜通量恢复到45%;化学清洗采用p H=2的盐酸酸洗较好。两者清洗方法结合能使膜通量恢复至初始通量的88%。膜表面污染物主要由无机垢体和蛋白质多糖类物质构成,膜表面泥饼层中的细菌主要含有芽孢杆菌、腐螺旋菌、红杆菌等。     

膜生物反应器次临界通量运行的膜污染特性研究

膜生物反应器（MBR）是将膜分离与生物反应相结合的污水处理新工艺,近年来已引起广泛的关注,但不可避免的膜污染限制其更广泛的应用。临界通量在膜污染控制中是个非常重要的概念。本试验研究平板膜生物反应器在次临界通量运行下的膜污染状况,并结合膜污染模型进一步表征膜表面的污染特性。试验结果表明。该平板膜生物反应器在次临界通量运行的情况下,膜污染可分为膜污染缓慢发展阶段（第Ⅰ阶段）和膜污染迅速发展阶段（第Ⅱ阶段）,可分别用膜孔堵塞模型和泥饼阻力模型表征膜阻力与时间的变化关系。同时,对运行后的膜阻力分布进行分析,表明泥饼阻力和孔道吸附堵塞阻力是膜污染的主要组成部分,分别占到总阻力的73％和24％,而膜本身阻力仅占3％。     

平板膜生物反应器中临界通量问题研究

通过小试试验,探讨了平板膜生物反应器中临界通量问题。在试验中发现,平板膜生物反应器运行过程中,存在临界通量值,本试验中污泥质量浓度为10 g/L,临界通量值为4.86×10-6m/s;在该通量值以下运行时,膜污染速度比较缓慢,在该通量值以上运行时,膜污染比较迅速。通过对膜运行过程阻力的分析发现,随着通量的提高,内部污染阻力增加速度大于膜泥饼污染阻力增加速度。膜片在恒流下运行一段时间后,压力会突然上升,其主要原因是由于膜面泥饼的聚集。     

气-水联合反冲洗膜污染防治技术研究

采用气水联合反冲洗技术,考察了气水比(Qg/Ql)、反冲洗周期及其对膜污染的防治效果。结果表明,气水联合反冲洗较单独气或水反冲洗效果好;在过滤周期20min,反冲洗时间1min,气水比1.5时,气水联合反冲洗能够恢复膜通量到膜清水通量的80%以上。此法可大幅度清除沉积在膜表面的泥饼层,恢复膜通量,维持膜过滤性能的稳定,是一种较为有效的膜污染防治技术。     

颗粒填料复合式膜生物反应器的长期运行特性

在实验室条件下，从有机物去除效果、透膜压差、污泥颗粒粒径和污泥混合液过滤阻力等方面对颗粒填料复合式膜生物反应器（HMBR）的长期运行特性进行了研究。结果表明，与普通MBR相比，HMBR可以显著减缓膜污染，延长稳定运行时间，减少膜组件的清洗频率，在本试验条件下，当膜通量分别为3.0、4.5和6.0 L/（m²·h）时，MBR的透膜压差增长率分别是HMBR的5.5、3.3和2.2倍；HMBR的有机污染物去除效果显著，COD平均去除率达到92.3%，但是由于颗粒填料对HMBR膜表面污泥沉积层的去除，HMBR对有机物的筛滤/吸附作用减弱，造成HMBR出水的COD浓度比MBR略高；随运行时间的增长，HMBR污泥颗粒粒径呈下降趋势，而污泥混合液的过滤阻力逐渐增大，由于颗粒填料对污泥絮体的剪切作用，以及污泥生物相的变化导致HMBR的污泥粒径下降趋势比MBR更为明显，粒径分布范围更窄，而且HMBR的污泥混合液过滤阻力增长速率略大于MBR。     

次临界操作下的膜污染机理研究

临界通量在膜污染控制的水动力学条件优化中是一个非常有意义的概念。本研究用一种新型的中空纤维膜组件过滤活性污泥混合液 ,采用通量阶式递增法对临界通量进行测定 ,实验表明 ,气水二相流是一个提高临界通量非常有效的方法 ,而且临界通量随着曝气强度的增大而增大 ,根据测定结果 ,可以得出膜生物反应器 (MBR)的 3个水动力学操作区 :超临界区、临界区和次临界区。次临界操作可以防止颗粒物质在膜面上沉积引起的可逆污染 ,在次临界操作下 ,膜污染分为两个阶段 ,第一阶段为不可逆污染发展阶段 ,跨膜压力 (TMP)发展缓慢 ;第一阶段膜的不可逆污染导致膜丝点通量不断的重分配 ,一旦出现膜丝上某一点的通量大于临界通量时 ,颗粒物质就以此点为突破口 ,不断沉积到膜丝表面 ,发生可逆污染 ,膜污染进入第二阶段 ,TMP急剧增加。     

膜生物反应器处理不同浓度生活污水的研究

通过对毛细管膜在不同浓度的污泥条件下 ,处理生活污水时膜污染情况的研究 ,考察了膜组件水通量随污泥浓度而变化的情况。结果表明 ,在操作压力为 0 .0 2 5MPa、膜面流速为 0 .8m s和温度为 30℃的条件下 ,污泥浓度增大 ,膜水通量随之下降 ,并与污泥浓度呈对数关系。同时 ,表明导致膜污染水通量下降的主要原因为泥饼阻力     

MBR的临界膜通量及其影响研究

采用通量阶梯式递增法测定了MBR的临界膜通量，研究了膜面气液两相流流速对临界膜通量影响，并考察次临界膜通量下MBR处理垃圾渗滤液的运行特性。试验结果表明，膜面气液两相流流速对临界膜通量影响较大，膜面气液两相流流速由0.9 m/s增至1.8 m/s，临界膜通量由12～14 L/(m²·h)增加至16～18 L/(m²·h)，两者呈显著正相关关系，相关系数为0.997。次临界膜通量下运行时，膜污染包括不可逆污染和可逆污染2个阶段：不可逆污染阶段以凝胶层污染为主，占总量的72%，而可逆污染阶段以滤饼层形成的阻力为主，占总阻力的68.5%。     

一体式膜-生物反应器中膜污染过程的动态分析

膜污染过程的动态研究对于有效地控制膜污染意义重大。结合膜过滤压差的上升和污染膜表面微观形态的变化 ,对不同污泥浓度和膜通量条件下 ,一体式膜 生物反应器中膜污染过程进行了动态分析。结果表明 ,膜污染初期主要是水中溶解性物质在膜表面附着 ,随后污泥在膜表面沉积。溶解性有机物在膜面的附着 ,对膜过滤压差即膜过滤阻力的变化影响不大 ,而活性污泥在膜表面的大量沉积将导致膜过滤压差迅速上升。污泥浓度愈高 ,膜通量愈大时 ,活性污泥颗粒愈易在膜面沉积。通过停止进出水维持空曝气、降低反应器内污泥浓度或延长膜的停抽时间可以使沉积在膜表面的悬浮污泥脱离膜表面 ,从而使膜过滤能力得到很好的恢复。采用经典的膜污染模型对各运行阶段膜污染模式进行了分析 ,模型拟合结果与电镜观察结果基本吻合。     

Investigation of the role of biopolymer clusters in MBR membrane fouling using flash freezing and environmental scanning electron microscopy

The technique that employs flash freezing and environmental scanning electron microscopy (ESEM) was utilised for detailed investigation of the fouling materials in a membrane bioreactor (MBR). The method involves the flash freezing of a wet sample in liquid nitrogen for 10 s to preserve its structure for direct ESEM observation with a high image resolution. ESEM images show that the sludge cake formed by simple filtration of the MBR bulk sludge has a highly porous, sponge-like structure with a fairly low resistance. However, the fouling layer attached to the membrane surface contains a thin gel layer under the main body of the sponge-like sludge cake, which is similar to that formed by filtration of a dispersion of biopolymer clusters (BPCs). It is apparent that BPCs tend to accumulate on the membrane surface, and the gel layer is largely responsible for the high filtration resistance of the cake layer on the fouled membranes.     

钙离子对短期膜污染的影响

以处理生活污水的平板膜-生物反应器为依托,通过将进水调配成30、200和500 mg/L 3种不同的钙离子浓度,考察钙离子对短期膜污染的影响。结果表明,随着钙离子浓度的增加,TMP增长趋势变小,膜污染得到缓解;钙离子浓度为200 mg/L时,膜的渗透性最好,而过高的钙离子浓度并不利于降低膜污染。钙离子的投加强化了生物絮凝作用,可以降低SMP和LB-EPS的含量,主要通过降低外部阻力减缓膜污染;投加钙离子也可以增加絮体的大小,较大的絮体形成的泥饼有更好的过滤性,然而过高的钙离子浓度会使无机颗粒的量增加,造成平均粒径下降,将会加重内部污染,进而加剧膜污染。     

Effect of membrane type and material on performance of a submerged membrane bioreactor

This study evaluated the impact of membrane type and material on filtration performance in a submerged membrane bioreactor (MBR) for municipal wastewater treatment. Three types of microfiltration membranes with similar pore size of 0.1 microm but different materials and types, phase-inversed polytetrafluoroethylene (PTFE), track-etched polycarbonate (PCTE) and track-etched polyester (PETE), were used. Changes in permeability with time for the PCTE and PTFE membranes appeared similarly, whereas the PETE membrane exhibited the most rapid flux decline. Lower TOC in the permeate compared to the supernatant was probably due to a combination of biodegradation by the biofilm (cake layer) developed on the membrane surface and further filtration by cake layer and narrowed pores. The faster permeability decline and higher TOC removal rate of the PETE membrane were attributed to an initial permeate flux higher than an average design flux, which led to a faster rate of fouling and thicker cake layer. Therefore, an MBR should not be operated at a flux higher than the average design flux for a specific type of membrane. A gradual increment of biomass concentration did not significantly affect membrane permeability of each membrane investigated. Dissolved organic carbon fractionation results showed that the composition of each fraction between the supernatant and permeates did not change significantly with time, suggesting that membrane hydrophobicity was not a dominant factor affecting MBR fouling in this study. The organic foulants desorbed from the PCTE membrane contained approximately 60% of hydrophobic fraction, which was probably attributable to the extracellular polymeric substances proteins released from the biomass attached to the membrane. While the total filtration resistance of the PTFE membrane was influenced by a higher surface roughness, those of the PETE and PCTE membranes, which had a similar and lower roughness, were affected by the initial operating flux.     

水力停留时间对MBR中溶解性微生物产物生成的影响

考察水力停留时间(HRT)对MBR中膜污染的主要污染物——溶解性微生物产物(SMP)生成的影响。结果表明,在装置稳定运行期间,MBR中SMP随运行时间出现累积。与HRT为8 h相比,HRT为12 h时,SMP在MBR中平均累积量要少10.1%,SMP中多糖含量平均高7 mg/L左右,而蛋白质含量平均低45.6%。SMP的平均粒径随装置运行呈下降趋势,并且HRT较短有利于粒径较小的SMP生成,从而堵塞膜孔;HRT较长有利于粒径较大的SMP生成,从而形成凝胶层,两种情况导致膜污染的机制不同。     

Use of chemical coagulants to control fouling potential for wastewater membrane bioreactor processes.

Chemical coagulation with ferric chloride, alum, and an organic polymer were used to control the fouling potential of mixed liquors for submerged membrane bioreactor (MBR) processes in treating municipal wastewater. Their filterability was evaluated using a submerged hollow fiber ultrafiltration apparatus operated in constant permeate flux mode. The collected transmembrane pressures over filtration time were used to calculate the membrane fouling rates. The results showed that coagulation pretreatment can reduce fouling rates when MBRs were operated above the critical flux. Even though coagulation with the organic polymer formed larger mixed liquor suspended solids particles and had shorter time-to-filtration than those with ferric chloride and alum, the filterability for membrane filtration were similar, indicating that the membrane fouling in MBR systems was mainly controlled by the concentration of smaller colloidal particles.     

好氧颗粒污泥用于膜污染的控制

膜生物反应器在运行过程中容易引起严重的膜污染,从而限制了膜生物反应器在实际废水处理工程中的应用.从污泥特性角度分析了好氧颗粒污泥的特点和减缓膜污染的原因,并且与活性污泥比较,提出好氧颗粒污泥减缓膜污染的优势,为膜污染的控制提出了新的思路和方法.     

生物制剂对MBR中无纺布膜组件过滤性能的影响

研究了生物制剂对浸渍式膜生物反应器(submerged membrane bioreactor,SMBR)中聚丙烯无纺布(non-wov-en fabric,NWF)膜组件过滤性能的影响。结果表明,能减少膜组件表面附着污泥胞外聚合物(extra-cellular polymeric sub-stances,EPS)的含量及污泥的沉积,减缓膜通量的衰减速率和膜污染,无纺布膜组件的过滤性能得到明显改善,表现出一定的耐污染性。生物制剂能改善污泥的沉降性能,有效防止污泥膨胀;对MBR的COD去除率基本没有影响,但略微增大了处理水的浊度。     

好氧MBR处理垃圾渗滤液中膜面优势污染物及污染阻力

将好氧MBR处理垃圾渗滤液装置中的污泥混合液进行合理分离,通过死端过滤实验和膜污染阻力测定实验,以确定MBR中造成膜污染的优势污染物和优势污染阻力。实验结果表明,上清液中的胶体物质和大分子粘性有机物是造成膜污染的优势污染物;膜污染阻力主要由凝胶极化阻力和外部污染阻力构成,二者之和占总污染阻力的95%以上。