EDTA-2Na缓解盐度积累的可行性及其对AnOMBR运行的影响

针对厌氧正渗透膜生物反应器(AnOMBR)存在的盐度积累问题,借助乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)分力量大、反向渗透低以及可以被微生物降解利用的特性,考察EDTA-2Na缓解盐度积累的可行性及其对AnOMBR运行的影响.结果表明,与相同渗透压的氯化钠(NaCl)相比,采用EDTA-2Na作为汲取液时,电导率从最初的1.32mS/cm升高到29d时的7.59mS/cm,大大减缓了反应器内盐度的积累.盐度的缓解提升了VFA浓度以及甲烷产率,但是EDTA-2Na的反向渗透增加了胞外聚合物(EPS)的浓度,加重了正渗透(FO)膜的污染.由于FO膜的高效截留,AnOMBR具有较好的总有机碳(TOC),总磷,氨氮和总氮的去除效果,其去除率分别达到98%,97%,57%和62%.然而,由于EDTA-2Na具有较高的有机物浓度,无法直接排放,如何回收EDTA-2Na将是今后的研究重点.

基于2种材质FO膜对OMBR运行特性影响的研究

通过水通量、反渗盐通量、污染物去除率考察了2种正渗透膜对OMBR运行特性的影响,并对膜污染特性进行了研究。结果表明,水通道蛋白(AQP)膜和醋酸纤维素(CTA)膜平均水通量分别为8.90、4.96 L/(m2·h),平均反渗盐通量分别为13.06、6.36 g/(m2·h)。CTA膜组氨氮、总氮和总磷的平均去除率分别为98.8%、94.1%和98.9%。AQP膜和CTA膜膜面污染中,C、O原子数占比分别为47.19%、35.13%和66.71%、24.38%。AQP膜污染蛋白质和多糖含量均高于CTA膜,平均荧光强度分别为72.98和79.49。

Bisphenol A removal from synthetic municipal wastewater by a bioreactor coupled with either a forward osmotic membrane or a microfiltration membrane unit

Forward osmotic membrane bioreactor is an emerging technology that combines the advantages of forward osmosis and conventional membrane bioreactor. In this paper, bisphenol A removal by using a forward osmotic membrane bioreactor and a conventional mem- brane bioreactor that shared one biologic reactor was studied. The total removal rate of bisphenol A by the conventional membrane bioreactor and forward osmotic membrane bioreactor was as high as 93.9% and 98%, respectively. Biodegradation plays a dominant role in the total removal of bisphenol A in both processes. In comparison of membrane rejection, the forward osmosis membrane can remove approximately 70% bisphenol A from the feed, much higher than that of the microfiltration membrane （below 10%）. Forward osmosis membrane bioreactor should be operated with its BPA loading rate under 0.08 mg. g-1. d-1 to guarantee the effluent bisphenol A concentration less thanlO μg·L-1.

正向渗透膜生物反应器运行参数优化研究

采用正向渗透膜生物反应器处理模拟生活污水,考察汲取液种类和浓度、原液和汲取液膜面流速、活性污泥质量浓度对正向渗透膜通量的影响,并对工艺运行稳定性进行了研究。结果表明,离子数较多的硫酸钠溶液更适合作为汲取液,且膜通量随着汲取液浓度增加而增加。原液膜面流速对膜通量影响较小,汲取液膜面流速增大明显促进膜通量增加。在试验优化的工艺条件下,反应器能够长时间稳定运行,且能保持较高的膜通量和污染物去除效率。

厌氧正渗透MBR处理市政废水的效果及盐积累特性

针对污水低能耗处理与资源化技术需求,搭建了有效容积为2.2 L的浸没式厌氧正渗透膜生物反应器(AnOMBR),在35℃条件下进行了为期8天的实验,考察AnOMBR对市政废水的处理效果以及盐积累的特性。结果表明,由于膜污染和反应器中盐度的积累现象,水通量快速降低,在第6天FO膜通量由9.3 LMH降到2.14 LMH。在污染物去除方面,AnOMBR具有90%以上的TOC去除率,接近100%的TP去除率以及63.33%以上的氮去除率。由于混合液中的盐积累导致SMP和LB-EPS出现增长,但TB-EPS和电导率之间没有明显关联性。实验结束时,观察到厌氧污泥粒径变小,这可能会引起严重的膜污染。

正渗透膜生物反应器膜过滤特性研究

以氯化钠为驱动溶质,采用正渗透膜生物反应器处理模拟生活污水,系统地考察了各因素对正渗透膜过滤性能的影响。结果表明,随着驱动液浓度增加,水通量和反向盐通量也随之增加;正渗透膜活性层朝向驱动液时(AL-DS)的水通量和反向盐通量较活性层朝向原料液(AL-FS)时大;水通量和反向盐通量与错流速率正相关,在错流速率较低时增加不明显;随着活性污泥浓度增加,水通量呈下降趋势,而反向盐通量呈上升趋势。

光催化膜生物反应器处理染料废水特性研究

以氯化钠为汲取液,TiO_(2)-紫外光催化技术和正渗透膜生物反应器(FOMBR)协同处理模拟染料废水,研究其对水中污染物的去除率及膜面污染物的分布。结果表明,该反应器缓解了传统FOMBR的通量骤降问题,并保持了较好的有机物去除水平。水通量从5.82 L/(m^(2)·h)缓慢下降至4.39 L/(m^(2)·h);对废水中的COD、总氮、总磷及氨氮的平均去除率分别为99.94%,97.06%,99.54%和97.59%;汲取液中甲基橙平均脱色率为96.70%,总苯胺截留率达85.19%。膜面污染物集中分布在0~38μm,且均随扫描层数的增加呈现出先增后减的趋势,主要污染物为蛋白质和α-D-吡喃多糖,平均荧光强度分别为36.74和44.92。

正渗透膜生物反应器膜过滤实验研究

为研究正渗透膜生物反应器膜过滤特性,在明确正渗透膜生物反应器工作原理与研究难点的前提下预设实验,使用氯化钠为污水模拟驱动介质,并基于OMBR通用处理技术进行生活污水处理方式模拟。充分记录关键性元件正渗透膜分离过程中驱动液浓度、膜朝向、错流速率、活性污泥浓度等可测物理量,以标定分析相应因素对膜过滤性能的关联影响程度。研究表明:(1)实验预设NaCl浓度由0.5 mol/L上升至3 mol/L过程中,相应可测物理量水通量(Jw)增长速度明显,数据显示由4.97 L/(m^2·h)递增至13.33 L/(m^2·h),同样当NaCl浓度由0.5 mol/L上升至3 mol/L过程中,反向盐通量Js的数量级由9.26 g/(m^2·h)递增至42.58 g/(m^2·h);(2)相关的Jw和Js可测物理量在活性层朝向驱动液条件下(AL-DS)较活性层朝向原料液(AL-FS)条件下略大;(3)水通量Jw和反向盐通量Js可测物理量成正相关趋势;(4)相应水通量Jw数量级与活性污泥浓度成反比,进一步可以看出活性污泥浓度由3000 mg/L上升至5000 mg/L过程中水通量Jw数量级下降趋势缓慢。

EDTA吸附材料控制厌氧正渗透膜生物反应器中正渗透膜的污染

针对厌氧正渗透膜生物反应器(AnOMBR)存在的严重膜污染问题,借助乙二胺四乙酸(EDTA)制备吸附材料,提取正渗透(FO)污染膜表面的生物结合态钙,考察控制AnOMBR中FO膜污染的可行性.结果表明,EDTA吸附材料可以有效提取AnOMBR中FO污染膜面生物结合态的钙离子,吸附效率达到71.54%.EDTA吸附后,FO污染膜的水通量从11.28 L/(m^2·h)提升到18.33 L/(m^2·h),且钙离子含量从1.30 mg/m^2下降到0.37 mg/m^2.与此同时,FO膜面沉积的生物污染物的量明显减少,尤其是多糖含量减少了79%左右,且生物污染层变薄.由于多糖钙离子凝胶网络的破坏和沉积多糖的分离,污染层结构变得松散,膜污染得到控制.EDTA吸附材料借助官能团的螯合,去除与多糖结合的钙离子从而缓解膜污染的方法,为FO膜污染控制提供了新思路.

厌氧正渗透膜生物反应器处理高COD废水研究

研究厌氧正渗透膜生物反应器(AnOMBR)处理高COD(3~9 g/L)有机废水的除污染效能和产能情况。结果表明,正渗透膜初始水通量为6 L/(m^2·h),运行10 d后,物理清洗和化学清洗结合,膜通量恢复95%。反应器内电导率和pH均增加,挥发性脂肪酸的含量较低,AnOMBR对COD的去除效率高达93%以上。当进水COD为6 g/L时,最高甲烷产量为0.256 L/g。原料液侧的溶解性甲烷的含量随着进水COD的增加而降低,质量浓度基本稳定为7 mg/L。

厌氧渗透膜生物反应器的膜污染行为研究

本文主要考察耦合微滤膜(MF)的厌氧渗透膜生物反应器(AnMF-OMBR)处理模拟生活污水时正渗透(FO)膜的运行性能以及膜污染情况。结果表明,MF膜的加入能够有效的控制AnMF-OMBR中的盐度积累,使电导率维持在3 mS/cm左右。聚酰胺材质的FO(TFC-FO)膜对有机物和总磷有优异的截留性能,但对NH4+-N的截留效果不好。TFC-FO膜在AnMF-OMBR中运行30 d后,其通量从7.94 LMH下降到2 LMH,这主要是由膜污染造成的。TFC-FO膜的污染由有机污染,生物污染和无机污染组成,且以有机污染和生物污染为主。激光共聚焦显微镜(CLSM)的分析结果表明,有机污染和生物污染的主要组成成分是总细胞、蛋白质及β-D-吡喃多糖。此外,物理反冲洗无法恢复污染的TFC-FO膜的水通量,这说明膜污染主要由不可逆污染造成,进一步证明了膜污染的严重性。

常规式与运动式厌氧正渗透膜生物反应器处理酒精废水性能的对比

考察了常规式和运动式厌氧正渗透膜生物反应器(AnOMBR)处理高浓度酒精废水的运行性能.结果表明,两种类型AnOMBR的正渗透(FO)出水相同,其COD小于80 mg/L,NH+4 N和TN小于30 mg/L,TP小于0.2 mg/L.FO出水采用反渗透回收汲取液,两种AnOMBR的出水不仅满足酒精废水排放标准(GB 27631—2011)而且满足城市杂用水回用标准(GB/T 18920—2002).此外,两种类型AnOMBR处理酒精废水过程中,CH4产率均为0.37 L CH4/g COD左右,可以实现沼气回收.与常规式AnOMBR相比,运动式AnOMBR取得了更好的FO膜通量运行效果且具有更轻的生物污染和有机污染,这表明通过往复运动增加膜面剪切力的方式可以有效缓解FO膜污染.运动式AnOMBR处理酒精废水可以同步实现沼气回收和废水回用,在高浓度有机废水处理领域具有较好的应用潜力.

正渗透膜生物反应器及其耦合工艺研究进展

正渗透膜生物反应器(OMBR)以其运行能耗低,污染程度轻,纯水回收率高等优势,被认为是最具研究前景的再生水直接饮用技术,近年来得到广泛研究,应用领域主要集中在海水淡化和废水处理。通过对OMBR的原理、类型和应用等方面进行归纳,分析了OMBR技术应用中的制约因素,阐述了MF/UF-OMBR,An-OMBR,BF-OMBR,BES-OMBR,OMBR-ED和Bacillus-OMBR-MD等耦合工艺在污水处理与回用资源化方向的应用现状,同时指出了目前实验研究的不足;最后展望了OMBR工艺在水处理和能源回收的应用前景,认为优化反应器HRT/SRT参数,开发高效低耗的汲取液再利用技术是今后的研究方向。

盐积累胁迫下厌氧正渗透MBR混合液性质的响应特性

厌氧正渗透膜生物反应器(AnOMBR)是一种将正渗透膜过程与厌氧生物处理结合的新型污水处理技术,近年来备受关注。然而盐积累是其面临的主要挑战。为此,本研究考察AnOMBR在高盐度的冲击下污泥混合液性质的变化情况。结果表明,反应器运行7 d后,盐积累现象严重,电导率上升到接32 mS/cm,导致初始水通量从14 L/(m^(2)·h)降至3 L/(m^(2)·h)。反应器对TOC和TP的去除效果较好,但氨氮去除效率低于TOC和TP。当反应器内盐浓度胁迫性增长时,混合液中SMP和EPS浓度均有增加,同时EEM荧光谱图中SMP和EPS主要响应峰均为色氨酸和色氨酸/酚物质,EPS响应峰受盐度影响明显强于SMP。

正渗透膜生物反应器滤饼层性质研究（英文）

正渗透膜生物反应器(OMBR)作为一种新兴的技术,有很好的应用前景,但是关于其膜污染的研究尚且不多。本文研究了在OMBR运行过程中膜表面所形成滤饼层的性质。结果显示,在OMBR运行初期,大粒径颗粒先沉积在膜表面;随着运行,生物反应器内的颗粒变小,小的颗粒沉积在膜表面。滤饼层韧性比较强,很容易将其从膜表面冲刷下来。扫描电镜显示滤饼层与正渗透膜接触一侧很光滑,冲洗后的膜只有少量污染物残留。这是由于正渗透膜表面粗糙度小,孔隙小,污染物很难进入膜孔中,滤饼层与膜之间连接不紧密。滤饼层中51%重量组分的物质是有机物,其余是无机污染物。通过红外测定,主要的有机污染物是多糖和蛋白质,是生物聚合物的主要成分。通过能量散射X射线分析仪(EDX)显示主要无机元素是Si、Ca、Mg、Al和Fe。综上,正渗透膜生物反应器产生的膜污染易清洗,要减少其膜污染需要控制生物聚合物和无机污染物的量。

甜菜碱接枝复合膜在FOMBR中的膜污染研究

正渗透膜生物反应器(FOMBR)凭借其比传统膜生物反应器(MBR)更好的出水水质、更低的工艺能耗以及更小的膜污染趋势,受到越来越多的关注。然而,无法避免的膜污染仍是制约FOMBR推广应用的关键问题。为此,采用典型两性离子聚合物——聚磺酸甜菜碱(pSBMA)对FOMBR中常用的聚酰胺复合膜(TFC膜)进行抗污染改性。研究表明,pSBMA在膜表面的接枝形成了一层较为致密的聚合物层,可显著提高膜表面的亲水性,接触角较原膜降低了47%。在FOMBR运行过程中,与TFC膜相比,TFC-pSBMA改性膜的通量衰减明显减缓,当过膜水量为800 mL时,通量衰减降低26%,pSBMA的存在可使膜表面与污染物间的作用力降低61%,表现出显著的抗污染特性。TFC-pSBMA改性膜的耐污性归因于改性对膜表面亲水性的提高、粗糙度的降低、荷电性的压缩,以及膜表面羧基浓度降低对架桥作用的削弱等综合作用。

汲取液EDTA-2Na对正渗透MBR运行性能的影响

采用乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)作为汲取液运行正渗透(FO)膜生物反应器(MBR),并与NaCl汲取液进行比较,考察系统的运行效果、污泥性质以及膜污染状况。结果表明,与NaCl相比,采用EDTA-2Na作为汲取液能有效减轻生物反应器的盐分积累,并得到更高的水通量;采用两种汲取液时正渗透MBR对污染物的去除效果相当,与汲取液种类无关,正渗透MBR对TOC、TN、氨氮和TP的去除率分别可达到94.6%、71.7%、96.8%和99.2%以上;水通量的减小会导致MLSS和MLVSS的降低;采用EDTA-2Na作为汲取液时,生物反应器中升高的EDTA浓度导致胞外聚合物(EPS)浓度升高,加重了FO膜污染。FTIR、SEM和EDS分析结果表明,采用两种汲取液时,FO膜活性层表面都会覆盖一层滤饼层;以EDTA-2Na作为汲取液时,污染膜表面有机污染物较多、无机沉积物较少。

基于乙酸根离子的有机化肥作为正渗透膜反应器的汲取液缓解反应器中的盐积累

为解决正渗透膜反应器中盐积累的问题,选取乙酸铵(NH4C2H3O2)、乙酸钠(NaC2H3O2)和乙酸钾(KC2H3O2)3种基于乙酸根离子的有机化肥作为正渗透膜反应器的汲取液,并将其与硫酸铵((NH4)2SO4)、氯化钠(NaCl)和氯化钾(KCl)3种其对应无机离子汲取液的正渗透(FO)工艺性能和正渗透膜生物反应器(OMBR)工艺性能进行比较。通过工艺水通量和盐含量的测定,生物反应器内COD、铵态氮和硝态氮含量的测定,污染后膜表面的SEM分析,评价了基于乙酸根离子的有机化肥作为正渗透膜反应器的汲取液对反应器内盐积累和膜污染的影响。结果表明:在FO工艺中,乙酸铵、乙酸钠和乙酸钾在0.6 mol·L^-1浓度下的平均水通量分别为10.30、11.07和12.73 L·(m^2·h)^-1,低于其对应的无机离子汲取液的水通量;在OMBR工艺中,乙酸铵、乙酸钠和乙酸钾有机化肥作为汲取液可以显著减缓反应器内盐度的积累。此外,当基于乙酸根离子的有机化肥作为正渗透膜反应器的汲取液时,生物反应器中微生物的生物活性更高,虽然这更容易造成膜污染,但可以有效地去除有机物和氮磷营养物质。研究可为正渗透生物反应器的实际应用提供参考。