膜-生物反应器在我国的研究与应用新进展

膜-生物反应器(MBR)作为一种污水处理新技术,其研究和应用在我国受到了广泛关注.主要以1995～2006年发表在国内中文期刊上的关于MBR研究与应用的700多篇文献为基础,分析了与MBR构型、应用领域和研究机构等相关的文献数量分布,综述了在MBR新工艺、膜污染及其控制技术和污水处理类别等方面的研究进展,总结了MBR在污水再生利用中的应用概况,指出了未来MBR技术研究的挑战和工业应用的发展方向.

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４ｍ３／ｈ．３个因素中抽吸时间对膜抽吸压力上升速率的影响最大，曝气量其次。

膜-生物反应器和传统活性污泥工艺的比较

在运行条件一致的情况下把膜 生物反应器 (MBR)和传统活性污泥工艺 (CAS)进行了比较研究。试验结果表明 ,MBR具有比CAS更为稳定良好的出水水质 ,其平均出水COD浓度为 55 5mg L ,低于CAS工艺 ( 79 7mg L)。MBR系统中由于膜对大分子物质的截留作用 ,运行前 1 2 0d出现溶解性微生物产物的积累 ,但随着微生物的驯化 ,这些积累的微生物产物最后得到降解。CAS中未发生微生物产物的积累。CAS出水、MBR上清液以及MBR出水中的物质组成差别很大。CAS出水和MBR上清液中分子量大于 60 0 0 0的高分子物质与小于 30 0 0的小分子物质都占有相当大的比例 ,其中高分子物质在MBR上清液中的含量高于CAS系统 ;MBR出水中则主要是分子量小于 30 0 0的小分子物质。MBR污泥粒径较小 ,使得氧扩散速率得到提高。

膜-生物反应器中溶解性有机物的三维荧光分析

采用三维荧光技术研究了膜-生物反应器(MBR)处理生活污水过程及膜污染物中溶解性有机物(DOM)的变化,并与传统的厌氧/缺氧/好氧(AAO)活性污泥工艺进行了对比.结果表明,生活污水DOM中主要的荧光物质有类蛋白质(荧光峰A和B)及类腐殖质(荧光峰C),经MBR处理后,荧光峰的强度降低了16%～35%,同时类蛋白质的结构也发生了变化.与好氧段滤液相比,溶解性膜污染物中类腐殖质含量较低,主要的荧光物质为分子量较小、共轭性较弱的类蛋白质.AAO工艺中厌氧段加强了对荧光峰A和C的去除,处理过程中类蛋白质结构的变化与MBR工艺有显著不同.

一体式膜-生物反应器处理毛染废水的中试研究

采用规模为 10m3 /d左右的一体式膜 生物反应器对某毛纺厂毛染废水的处理进行了中试研究 ,整个系统在现场实际条件下连续运行了 16 0d。试验结果表明 :用此装置处理毛染废水 ,出水水质稳定良好。与厌氧酸化预处理的联合使用可以进一步提高系统对COD和色度的去除效果。系统出水COD <2 0mg/L ,无SS ,色度 <4度 ,水质明显优于该毛纺厂现有接触氧化处理工艺出水。在一体式膜 生物反应器中 ,活性污泥对污染物的去除起主要作用 ,而膜分离对维持稳定的系统出水起到了重要作用。运行期间 。

预涂动态膜-生物反应器处理生活污水试验研究

采用孔径56μm的工业滤布制作膜组件,以PAC作为预涂剂,组成预涂动态膜 生物反应器.对比预涂膜、未预涂膜和0 4μm中空纤维膜的污染物去除效果和膜污染状况.试验结果发现,预涂动态膜 生物反应器不仅污染物质去除效果更好,而且预涂膜可以防止污染物质与微生物向膜材料表面和内部扩散,从而减轻膜污染,运行1128h后,操作压力仅上升至6kPa,并且只需刷洗,膜通量就可以恢复,无须消耗化学试剂.

一体式膜-生物反应器的水动力学特性

以研究一体式膜 -生物反应器的水动力学特性为目的 ,通过试验测定了反应器中膜间液体错流流速的分布和大小 ,建立了描述错流流速的计算模型 ,并考察了曝气量和反应器结构对错流流速的影响 .曝气量为 40 m3/h时 ,膜组件中部的错流流速为0 .36～ 0 .43m/s,比膜组件 2边的流速约大 6.2 %～ 2 1 %.错流流速实测值与模型计算值吻合良好 .曝气量为 2 0～ 50 m3/h时 ,错流流速随曝气量的升高而增大 ,当曝气量大于 50 m3/h后错流流速逐渐趋向平稳 ;反应器高度越高 ,上升流通道越窄、下降流道和底部流道越宽 ,在同样曝气量条件下 ,可获得越大的错流流速 .

膜-生物反应器中溶解性微生物产物的研究进展

本文就膜 -生物反应器中溶解性微生物产物的生成特性及其影响的研究进展进行了总结。在膜 -生物反应器中 ,膜的高效固液分离作用在提高系统容积负荷和出水水质的同时 ,也使生物反应器成为一个相对封闭的系统。以腐殖质、多糖、蛋白质等物质为主要成分的溶解性微生物产物是生物处理出水中溶解性TOC或COD的主要组成部分 ,主要产生于微生物的基质分解过程和内源呼吸过程 ,其高分子物质的含量较多且可生物降解性较差 ,因此 ,在膜 -生物反应器中会出现积累。溶解性微生物产物的过高积累不仅有可能降低膜过滤出水的水质稳定性 ,而且有可能影响污泥活性 ,并引起膜污染。进水浓度和污泥浓度是影响溶解性微生物产物产生量的重要因素。目前有关膜 -生物反应器中溶解性微生物产物的研究还很不完善 。

分体式膜-生物反应器在废水处理中的工艺条件

对分体式膜 生物反应器 (RMBR)处理废水进行了研究 .进水CODCr:3 1 2～ 5 84mg/L ,RMBR的出水CODCr在运行 4d后 <1 5mg/L并稳定 .向生物反应器添加 0 5g/L (混合液 )的粉末活性炭 (PAC)后出水CODCr<4 2 2mg/L .膜侧污水流速在 0 9～ 1 9m/s范围内 ,临界膜通量随膜侧污水流速的增大而增大 .添加PAC ,组合添加PAC和Al2 (SO4 ) 3 ·1 8H2 O均可有效提高临界膜通量 .在膜侧流速 1 9m/s的条件下 ,临界膜通量从 72L/ (m2 ·h)分别增至 76L/ (m2 ·h)和 81L/ (m2 ·h) .在 2 2℃～ 3 0℃范围内 ,每升高 1℃可提高膜通量 1 9% .在连续运行1 0 0d中 ,RMBR可在无任何物理 ,化学清洗的条件下运行 1 4d而透膜压力无增大 ,膜通量不降低 .对于已污染的膜 ,水清洗、水碱共同清洗、水碱酸共同清洗可分别恢复至新膜膜通量的 4 7%、83 %、94 % .

分置式膜-生物反应器凝胶层膜污染模型研究

通过紊流条件下阻力模型和凝胶极化模型对膜生物反应器的阻力进行分析，结果表明，膜面流速在3～10m／s，运行时间在5h之内时，阻力模型可以很好地符合凝胶模型．通过分置式膜一生物反应器对染料废水超滤膜阻力进行了分析，膜的总阻力随着运行时间增加而增加，在所有阻力中，凝胶阻力占比重最大．

胞外聚合物对浸没式膜-生物反应器膜过滤性能的影响

通过浸没式膜-生物反应器(SMBR)处理上海市城市内河水的试验,研究了反应器混合液中和2种疏水性不同的膜上污泥胞外聚合物(EPS)的量、组成、污泥特性及对膜过滤性能的影响.结果表明,混合液污泥中的溶解性EPS和固着性EPS比膜上污泥多,不同污泥的固着性EPS组分中蛋白质(EPSP)/多糖(EPSC)的大小顺序依次为混合液污泥<亲水膜污泥<疏水膜污泥.疏水膜污泥中溶解性EPS比亲水膜多,溶解性EPS和固着性EPS量及组分均有很大差异.混合液污泥的EPS流动性大,疏水性膜上污泥EPS的流动性较大.溶解性EPS对污泥特性及膜过滤性能影响较大.SMBR中亲、疏水性膜片上黏附的污泥的相对疏水性分别为53%、59%.比较2种膜片通量的变化发现,疏水性膜污染严重.

膜-生物反应器与普通活性污泥法处理啤酒废水试验

膜 -生物反应器组合工艺由于用膜组件代替传统的二沉池而具有普通活性污泥法无法比拟的优点 ,研究对膜 -生物反应器及普通活性污泥法的COD和NH3-N去除效率、降解动力学、微生物组成。

膜-生物反应器处理微污染水源水的运行特性

考察了悬浮生长型MBR和3种附着生长型MBR处理人工模拟微污染水源水时的运行特性.结果表明,4种MBR对氨氮的去除率均可达到85%~90%.投加块状填料和粉末活性炭(PAC)的MBR对有机污染物去除率较高;投加沸石粉的MBR和悬浮生长型MBR有机物去除效果较前两者低.当水力停留时间(HRT)为2(4h时,HRT对MBR有机物和氨氮的去除效果影响很小.PAC投加量及其饱和程度会影响PAC-MBR系统对有机物特别是UV254的去除率.当PAC投加量提高到1000mg/L以上时,PAC饱和前UV254的去除率可较块状填料-MBR提高约25%; PAC饱和后,两系统对有机物的去除效果相差不大.对于连续运行中膜的过滤性能,投加PAC和块状填料的MBR与悬浮生长型MBR相差不大,而沸石粉-MBR最低.改变PAC投加量对PAC-MBR中膜过滤性能的影响不大.

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.

动态膜-生物反应器处理城市污水的运行特性研究

考察了孔径108μm左右的不锈钢丝网动态膜组件处理城市生活污水的特性,并研究了出水水头和曝气强度对动态膜泥饼层形成的影响。结果表明,稳定运行情况下出水平均浊度1.2NTU,COD平均去除率90%,NH3-N平均去除率97%,与传统膜-生物反应器处理效果接近。同时发现,在20、40mm的出水水头下,动态膜运行初期膜通量衰减规律均符合泥饼阻力模型。

膜-生物反应器中活性污泥沉降性能与膜污染相关性研究

结合连续流小试 ,对膜 生物反应器运行过程中 ,活性污泥沉降性能的变化及其对膜污染的影响进行了研究 .结果表明 ,随着运行时间的增长 ,该系统内丝状菌大量繁殖 ,活性污泥沉降性能变差 ,SVI值升高 .随之 ,膜过滤压差 (过滤阻力 )平均上升速率有所增加 ,膜过滤周期缩短 .膜过滤压差的“两阶段性 (平缓上升期和加速上升期 )”变化规律趋于明显 ,平缓上升期和加速上升期的膜过滤压差上升速率随污泥SVI值的升高分别呈现下降和上升的趋势 .污泥沉降性能的变化对膜污染过程产生明显影响 .电镜观察表明 。

投加粉末活性炭对一体式膜-生物反应器膜污染的影响研究

通过试验考察了粉末活性炭(PAC)对一体式膜-生物反应器中膜污染的影响.在2种类型的污泥(膨胀污泥和非膨胀)中,投加适量PAC可以减轻膜污染,表现为临界膜通量的提高和连续运行中膜污染增长速率的降低.当污泥性质和浓度不同时,最佳PAC投加范围亦不同.PAC投量过大会引起临界通量下降.PAC的投加显著降低了混合液中溶解性物质的浓度,减轻了溶解性物质的吸附和膜孔堵塞污染,并改善了絮体结构.污泥比阻与污泥混合液膜过滤性能之间有很好的相关性,可作为污泥混合液膜过滤性能的快速评价指标.

膜-生物反应器污泥缺氧反硝化过程中SMP的形成

在不同C/N比下,研究了膜-生物反应器在缺氧状态下溶解性微生物产物（SMP）的形成规律.结果表明,不同C/N比的反硝化过程,随着底物的降解,SMP都呈现不同程度的累积,且高C/N比下的合成量（9~10mgCOD/gVSS）高于低C/N比下的合成量（3~4mgCOD/gVSS）.从SMP的组分来看,不同C/N比下糖类的代谢规律相似,蛋白质则随着C/N比的升高其含量占SMP总量的比例增加,成为膜污染潜在的主要贡献者.随着反硝化过程的进行,体系中亚硝酸盐的累积对SMP的形成没有影响.

膜-生物反应器中微型动物变化与活性污泥状态相关性研究

近年来出现的膜-生物反应器(MBR)技术,是一种污水处理和回用的新型工艺。由于该工艺污泥停留时间长、污泥浓度高等特点,与常规活性污泥工艺差距较大,所以对反应器内的生物相监测是研究其处理机理的重要内容。笔者采用处理生活污水的MBR工艺连续流小试运行方式,结合生物学分析方法,对系统活性污泥混合液中的微型动物进行了连续跟踪监测。结果发现,微型动物优势种群及其数量随环境变化而波动,呈现一定的规律性。按照运行时间的顺序,游动型纤毛虫、红斑瓢体虫、轮虫及累枝钟虫、表壳虫,交替成为优势种群。系统内发生丝状菌污泥膨胀后,微型动物种类减少,主要优势种群为轮虫、累枝钟虫、表壳虫。微型动物在活性污泥中发挥吞食作用以控制系统内活性污泥总量的增长,而活性污泥的状态特性又会反作用于微型动物的生活过程及数量的变化过程。MBR系统中,微型动物与活性污泥整体之间是一种相互影响、相互作用的动态变化过程。

盐度对膜-生物反应器污泥表观硝化速率的抑制机理

为研究盐度对膜-生物反应器(MBR)污泥表观硝化速率的抑制机理,采用批次试验模拟不同盐度条件下MBR活性污泥的硝化反应并测定其表观硝化速率、自养菌活性和SMP、EPS中脱氧核糖核酸和蛋白质的含量变化.结果表明,随着盐度的不断提高,污泥表观硝化速率逐渐下降,当盐度大于12.5g/L时,污泥体系出现NH4+-N含量上升的现象.自养菌的活性逐渐被抑制,抑制程度和盐度正相关,当盐度大于2.5g/L时,SMP和EPS中DNA的含量逐步上升,细胞结构被破坏是微生物活性被抑制的原因.SMP和EPS中蛋白质含量随着盐度的提升明显增长,蛋白质在污泥系统水解并发生氨化释放NH4+-N也是表观硝化速率下降的原因;当盐度小于12.5g/L,系统释放NH4+-N对表观硝化速率抑制作用随着盐度的提高而不断提升.