平片膜生物反应器中膜污染特性的实验研究

采用聚偏氟乙烯平片膜生物反应器 ,通过测定不同运行条件下的水通量研究其污染特性 ,重点考察了运行时间、操作压力、曝气状况对膜污染的影响。实际结果表明 ,在曝气量为 3m3 h、操作压力为 0 .0 2MPa条件下运行 6h后 ,膜水通量从2 4 0mL min·m2 降至 5 5mL min·m2 ,下降率超过 77%。     

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.     

具有自由端的梳状中空纤维膜-生物反应器中的膜污染控制研究

采用具有自由端的梳状中空纤维膜-生物反应器处理污水,考察了其膜污染控制性能.结果发现,如果将膜污染定义为恒压操作下的膜通量下降,膜组件b比膜组件a易获得更大的膜通量,具有更优异的抗污染效果.含膜组件b的MBR在温度为22～26℃,污泥浓度为7 500～10 500 　mg/Ｌ,曝气量为200 Ｌ/h,抽停时间比为9 min/1 min,压力为0.02 MPa的条件下连续运行47 d,膜通量维持在4.0～8.0 　L·(m²·h)^-1,其间不需要任何水力或化学清洗.由于这种膜组件易充分发挥曝气的作用,不易污染,因而所需曝气量较小,并且当抽停时间比从12 min/1 min变化到6 min/1 min,膜通量差别不大.对膜的清洗试验表明,水力清洗＋化学清洗＋乙醇浸泡是最有效的清洗方法.水力清洗+化学清洗后,较之水力清洗,中空纤维膜表面上的胶团数目和面积大大减少,膜孔变得更加清晰.     

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。     

新型膜-生物反应器中膜丝长度对临界通量的影响

为了优化膜-生物反应器中的膜组件长度,考察了4组不同长度膜组件(膜丝长度为0.2、0.4、0.6、0.7m)在不同曝气量下的临界通量区.试验结果发现,曝气强度相同时,膜丝长度为0.4m膜组件的临界通量区高于膜丝长度为0.2m、0.6m和0.7m的膜组件,说明膜丝长度存在最优值;膜组件中膜丝长度相同时,曝气强度越大临界通量区越高.膜丝(膜组件)长度对临界通量产生影响主要体现在2方面:一是膜丝长度的变化会改变膜丝上局部通量的非均匀分布状况;二是曝气气泡对不同长度膜丝的冲刷作用不同.应用局部通量分布方程模拟了清洁膜丝上局部通量的分布状况;结果表明,膜丝长度越长,沿膜丝长度方向的局部通量分布越不均匀,则膜组件的临界通量越小.从曝气气泡对膜丝的冲刷作用看,相同曝气量下膜组件(即膜丝)长度越长,形成的气泡越大,在大气泡的作用下膜丝更易于摇摆和震动以达到减轻膜表面污染物沉积的效果,即可能达到的临界通量越大.因此,对于减轻膜污染而言,即得到最高的临界通量区,膜丝(膜组件)长度存在最优值.     

三维滤布自生动态膜-生物反应器运行特征

选用三维滤布和单滑面无纺布两种基材构建自生动态膜-生物反应器,考察两者对自生动态膜-生物反应器膜污染的影响。结果表明:出水水头2 cm,MLSS 8~10 g/L,曝气量0.2 m3/h条件下,两反应器对有机物和氨氮的平均去除率分别达到90%和96%,稳定运行一段时间后,膜通量分别降至31.0和29.6 L/(m2.h)。相对于单滑面无纺布,三维滤布膜阻力更小、污染程度更轻,稳定运行时间更长。     

膜分离-光催化组合工艺中膜污染的控制

文章主要研究膜分离-光催化组合工艺中膜污染的控制措施。研究表明,该体系中,膜可逆阻力是造成膜污染的主要因素。通过减小抽吸压力,提高曝气强度,间歇抽吸等措施可以有效地减小膜可逆污染。实验表明:最佳抽吸压力为0.02MPa,经济曝气量为0.4 m3/h,采取抽吸13min、停抽2min的运行模式。膜不可逆污染可通过化学清洗加以去除。     

五孔支撑膜的次临界通量运行特征及膜污染阻力分析

以自制的五孔支撑中空纤维膜为研究对象,采用五孔和单孔膜的膜生物反应器处理模拟印染废水,在次临界通量的运行下考察膜污染特性。在水力停留时间为15 h,MLSS为4 g/L,曝气量为200 L/h的操作条件下,采用通量阶式递增法测得五孔膜和单孔膜的临界通量区域分别为18~21 L/(m2·h)和15~18 L/(m2·h);在10 L/(m2·h)的次临界通量下运行两组膜组件,五孔膜和单孔膜的稳定运行时间分别为13 d和9 d;通过对膜阻力的计算分析,发现五孔膜和单孔膜的总阻力值分别为57.04×1011m-1和68.45×1011m-1。膜阻力主要由浓差极化阻力和滤饼层阻力造成,且五孔膜的浓差极化阻力所占的比例大于单孔膜,而滤饼层阻力的比例小于单孔膜,因此五孔膜较单孔膜耐污染。     

吸附-超滤工艺用于饮用水除氟的试验研究

采用吸附-超滤工艺进行饮用水除氟的试验研究,试验在恒流条件下进行,重点考察吸附剂粒径、膜区曝气量和回流量对除氟效果和膜污染的影响. 结果表明,粉末状的活性氧化铝较颗粒状吸附容量有了很大的提高. 在膜通量为150 mL/min,反冲周期为6 h,反冲时间为2 min,反冲流量为150 mL/min,原水ρ(氟)为2 mg/L,活性氧化铝投加量为0.1 g/L的条件下,选取活性氧化铝粒径为0.050～0.074 mm,膜区不曝气,沉淀区与反应区间的回流比为0.5(对应的回流量为4.5 　L/h),可获得较好的除氟效果,并能有效地控制膜污染,使该系统在一定时间内稳定运行.      

膜-生物反应器运行条件对膜过滤特性的影响

试验采用膜抽吸压力的上升速率表征运行过程中膜过滤性能的变化。正交试验结果表明,缩短抽吸时间或延长暂停时间和增加曝气量均有利于减缓膜污染,但过短的抽吸时间、过长的暂停时间和过大曝气量不能进一步地减轻膜污染,因此应在保证一定产水量的前提下确定适宜的抽、停时间和曝气量。在污泥龄４０ｄ,污泥浓度稳定在５ｇ／Ｌ左右的条件下,最佳组合操作条件为抽吸１０ｍｉｎ,停抽５ｍｉｎ,曝气量４ｍ＾３／ｈ。３个因素中抽吸时     

平板膜-生物反应器工程化应用研究

为了加快平板膜-生物反应器的工程化应用步伐,以上海白龙港水质净化厂400 t/d的示范工程为依托,对平板膜-生物反应器的污染物去除效果、膜污染情况和清洗效果等进行了研究。平板膜-生物反应器的出水COD在20 mg/L左右,浊度小于5 NTU,氨氮小于5 mg/L,基本满足杂用水水质标准（GB/T18920-2002）,可以回用作厂区内冲厕和绿化用水等。正交实验结果表明,对在线清洗效果影响较大的因素是曝气量和清洗点的跨膜压力,影响较小的是清洗时间;跨膜压力为45 kPa,停抽时间为2 h,曝气量为100 m3/h为在线清洗的最佳操作条件。     

内置转盘式膜-生物反应器处理污水的工艺条件研究

对内置转盘式膜-生物反应器(SRMBR)处理污水工艺进行了研究.进水COD 160～368 mg/L时,出水COD在运行1d后降低到20 mg/L以下,去除率大于90%;转盘式膜组件的转速在0～25 r/min范围内,平衡膜通量随转速增大而快速增加,继续增大转速则平衡膜通量的增加变得不显著;在一定范围(0～1min)内延长停抽时间有助于缓解膜污染;SRMBR在较低的气水比(15∶1)下运行,也可达到较高的平衡膜通量.研究表明,SRMBR在最佳组合操作条件(转速为25r/min,抽/停为9min/1min,气水比为15∶1,抽吸压力为25kPa)下运行,其平衡膜通量高达53.75L/(m²·h).     

一种曝气过滤元件的特性研究

针对膜生物反应器面临的膜污染问题,开发一种新型的曝气过滤元件,该元件一方面可恢复元件污染造成的通量的下降,另一方面可有效补偿微生物反应过程中对氧的需求.在清水、高岭土配水、活性污泥3种条件下研究了该元件的过滤通量的特性,得出该元件在清水和高岭土配水条件下具有大通量特性,并分析了在活性污泥条件下失去大通量的原因.确定了元件2的优化实验条件:压力0.15 MPa,元件过滤表面冲刷速率9.26 m/s,曝气强度18 m3/(h*m2),运行时间70 min,曝气时间5 min.曝气反冲前后过滤通量的变化情况初步表明了气体反冲对过滤通量的恢复效果显著.      

不同运行条件下厌氧微网反应器运行特性研究

采用涤纶网加工的微网膜组件与厌氧反应器结合构成厌氧微网生物反应器用于处理城市生活污水,考察了反应器在停留时间4 h、8 h和16 h、膜通量72 L/m2.h和36 L/m2.h、微网目数250目和380目条件下的运行特性。试验结果表明,反应器的停留时间与进水COD的去除率成线性关系,停留时间越长,COD去除率越高,但对TN的去除影响不大;膜通量的减小有利于出水水质的变好;提高微网目数有利于提高微网动态膜的截留性能。     

好氧颗粒污泥膜生物反应器的运行特性

以人工合成模拟废水对好氧颗粒污泥膜生物反应器(MBR)的运行特性和膜污染进行了研究.结果表明:在HRT为6h,溶氧浓度为4～6mg.L^-1,COD的容积负荷为7.24kg·(m³·d)^-1的条件下,COD的去除率可达96%以上.当NH₃-N的容积负荷为0.17kg·(m³·d)^-1时,NH₃-N的去除率可达60%.COD/N比的变化,对好氧颗粒污泥MBR的COD及NH₃-N去除率基本没有影响.稳定运行过程时,MBR中好氧颗粒污泥浓度(MLSS)基本维持在14～16mg·L^-1.较高的污泥浓度和颗粒污泥内部缺氧和厌氧环境的存在,使MBR中硝化和反硝化过程能同时存在.同时,比较了2种不同形态的活性污泥(颗粒污泥和絮状污泥)在MBR运行过程中膜通量的变化趋势,结果表明,颗粒污泥MBR膜通量的下降速度明显比絮状污泥MBR的下降速度慢很多,且通过空气反冲或用水清洗即可使通量基本恢复.     

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.     

PES/PAN膜在MBR中膜污染机理及抗污染性能

采用液-固相转化法,以聚醚砜(PES)、氯化锂(LiCl)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为原料制备PES膜,并在体系中添加聚丙烯腈(PAN)制备PES/PAN膜。在操作温度25℃,操作压力90KPa条件下制得的PES/PAN膜、自制PES膜和商品PES超滤膜分别为222L/(m·2h)左右,130L/(m·2h)左右,82L/(m·2h)左右。通过膜生物反应器中膜阻力的测定,表明膜污染主要由沉积层引起的,另一方面长期运行膜孔堵塞也是阻力增大的原因。在MBR中运行时,PES/PAN膜、自制PES膜和商品PES超滤膜膜通量的衰减速率分别为0.2559L/(m·2h·min)、0.3366L/(m·2h·min)、0.3539L/(m·2h·min),PES/PAN膜通量衰减最慢;在MBR中运行15d后,经过化学清洗,PES/PAN膜、自制PES膜和商品PES超滤膜纯水通量恢复率分别为83.75%、63.58%、61.32%,PES/PAN膜通量恢复率最大,抗污染性优于PES膜。     

阵列平板膜的研制及其在市政污水处理中的应用

膜生物反应器已成为水资源再生利用的一种重要设备,在加强生化处理效果、稳定水质水量方面具有较强优势,但较高的投资和运行成本却制约其进一步推广应用。研制了一种用于膜生物反应器的新型阵列平板膜,在活性污泥体系中的临界膜通量可达到114~120 L/（m2·h）,且通量分布均匀性优于中空纤维膜。实际市政污水工程应用中,在膜通量为16~25 L/（m2·h）,辅以定期高强度曝气物理清洗条件下,该阵列平板膜的跨膜压差显著低于同等条件的中空纤维膜,且增长缓慢,出水水质达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准,在保证出水水质的同时,降低了膜生物反应器的运行成本。     

混凝-微滤膜组合净水工艺中膜过滤特性及其影响因素

采用混凝-微滤膜组合工艺处理微污染原水,间歇抽吸的运行方式连续运行,考察了膜组件的抽吸时间,抽/停时间比和曝气量对膜过滤性能的影响.采用膜通透性J/p作为膜过滤性能的评价指标.结果表明,在各操作条件下,膜通透性J/p由于膜污染的发生均先快速降低,随后随时间缓慢下降.但J/p的初期下降速度和缓慢下降阶段的相对稳定值因操作条件的不同而不同.抽吸时间对膜通透性影响较大,其次为抽/停时间比.在一定的条件下,抽吸时间缩短1/2,产水率可提高2倍;抽/停时间比缩短,产水率可提高50%.当抽吸时间和抽/停时间比分别为15min和3.8时,J/p值较高.曝气量在一定范围内的增加有利于提高膜通透性.本试验中,曝气量由2m³/h增加至4m³/h时,膜通透性可提高约15%,但当曝气量增加到6m3/h时,膜通透性并无显著改善.膜面污染物分析表明,在本研究使用的原水条件下,Si和Ca是主要的无机污染元素.