MBR 、MCR 处理微污染水的膜污染比较郝爱玲, 张光辉, 张 颖, 顾 平(天津大学环境科学与工程学院,天津300072)摘 要: 膜污染是影响膜反应器稳定运行的重要原因之一,为此考察了膜生物反应器(MB R)和膜混凝反应器(MCR)处理微污染地表水时的运行状况,并对膜比通量的变化进行了比较,发现MBR 的膜污染情况比MC R 的严重。
MCR 和MBR 的膜组件经物理、化学清洗后膜比通量分别恢复至新膜比通量的99.7%和76.9%,物理清洗对此的贡献较大。
经分析发现,MCR 中无机污染占优势,主要污染元素是Fe;MB R 中微生物和有机物是膜污染的主要组成,而无机污染物则主要是铁盐和磷酸盐。
关键词: 微污染原水; MBR; MCR; 膜比通量; 膜污染中图分类号:TU991.2 文献标识码:C 文章编号:1000-4602(2004)07-0049-05Comparison of Membrane Fouling Between Membrane Bio -reactor (MBR)and Membrane Coagu lation Reactor (MCR)for Micro -polluted Raw Water TreatmentHAO Ai ling, Z HANG Guang hui, ZHANG Ying, GU Ping(School o f Environmental Science and Engineering ,Tian jin University ,Tian jin 300072,China)Abstract: Operation of MBR and MC R for micro -polluted surface wa ter treatment was investigated,and it was found by c omparing the variation of membrane specific flux (SF)that membrane fouling of MBR is more serious than that of MCR.After physical and c he mical cleaning of membrane,the membrane specific flux for MC R and MBR is recovered respectively to 99.7%and 76.9%of pure water specific flux,and physical cleaning makes more contribution to it.Analysis shows that element iron is the dominant foulant in MCR.While in MBR the composition of foulants comes mainly from microorganism and organic matters,and iron salts and phosphate are the main inorganic foulants.Key words: micro -polluted ra w water; MBR; MCR; membrane specific flux; membrane flouling基金项目:天津市科委重点科技攻关计划项目(013105211)基于微滤工艺研究开发的反应器有两种:膜生物反应器(membrane bioreactor,MBR)和膜混凝反应器(membrane coagulation reactor,MC R)。
污水处理MBR膜法技术中药剂的改良发布时间：2022-07-13T01:09:36.195Z 来源：《科学与技术》2022年第3月第5期作者：李彦波[导读] 随着社会的发展MBR膜法技术在污水处理行业应用越来越广泛，主要应用的领域有生活污水处理领域、李彦波中煤地华盛水文地质勘察有限公司河北邯郸 056004摘要：随着社会的发展MBR膜法技术在污水处理行业应用越来越广泛，主要应用的领域有生活污水处理领域、工业水处理领域、含油废水领域等等。
在MBR膜法中所用的药剂量也越来越大，主要所用的药剂为柠檬酸和次氯酸钠，此两种药剂在水处理行业应用最广泛。
这两种药剂主要作用就是清洗MBR膜，但是在应用过程中发现它们清洗膜的过程中对膜有一定的损害作用且对好氧微生物有抑制作用。
通过对MBR膜法技术的研究，了解清洗膜的机理，对比药剂的浓度以及反映时间等因素对COD、SS、膜的透析率等去除率、清洗率的影响因素，通过对各种药剂的研究对比，在实践中我们大胆使用了过氧化氢，使得在去除率、清洗率有了很大的提高且微生物的影响很低。
MBR 膜法的药剂改良对在生活污水、含油废水、工业水处理上的应用，将在水处理行业产生积极影响。
关键词：MBR膜技术污水处理改良过氧化氢前言：煤炭开采过程中排放大量废水，若不经处理直接排放，势必对环境造成严重污染，同时造成水资源的大量浪费，无法实现循环经济的目标。
陕煤集团龙华矿业有限公司在西北矿区多处于丘陵地带，水资源更为缺乏，排入河流的污水造成严重污染。
因此，开发、管理、利用好煤矿水资源，对煤炭工业可持续发展具有重要意义。
随着社会的发展，水污染日益严重。
节约用水、防止水污染、努力治理水污染现象是我们的共识，对于影响水的有效利用、危害人体健康或者破坏生态环境，造成水体恶化的行为我们深恶痛绝。
尤其是在水处理行业使用药剂时需避免二次污染以及消除对生化系统的影响，采取对一些传统药剂的改良或替换显得尤为重要。
在污水处理MBR膜法工艺中采用传统的柠檬酸、次氯酸钠药剂会对微生物种群产生一定的破坏作用以及会产生盐类物质使得膜的透析率会大大降低。
PAC影响MBR膜阻力的实验研究蒋一凡;余静;李彬彬【摘要】进行了PAC-MBR和MBR处理废水的对比实验研究,主要分析投加PAC 控制膜污染以及膜阻力的变化情况.控制膜组件跨膜压差在2.6～26 kPa区间内,测定实验数据,发现投加PAC后系统处理效果略有提高;对两系统上清液溶解性有机物进行检测,得出PAC对低分子量溶解性有机物以及疏水性有机物的吸附效果好,可减缓膜污染.此外,投加PAC显著延长了膜的使用周期,利用达西公式计算其膜阻力,发现PAC的投加对减少滤饼层阻力有利.%Experiments on the PAC-MBR and the MBR were conducted in parallel to analyze the effect of PAC on the MBR in membrane fouling.The trans-membrane pressure was kept between 2.6kPa and 26kPa throughout the experiments.The overall performance of the PAC-MBR is slightly better than the MBR in terms of chemical oxygen demand(COD) removal and effluent quality.The experimental results show that the addition of PAC into MBR would effectively decrease membrane fouling,which could be due to adsorption of low molecular weight dissolved organic matters and hydrophobic organic matters onto PAC.In addition,operation period of PAC-MBR was significantly extended in comparison with MBR.By model simulation using the Darcy's law,it is shown that the PAC plays an important role in reducing cake resistance and changing an overall particle size distribution,resulting in the longer operation time and weaker membrane fouling.【期刊名称】《三峡大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(039)004【总页数】4页(P19-21,26)【关键词】膜生物反应器;PAC;膜阻力;膜污染;溶解性有机物【作者】蒋一凡;余静;李彬彬【作者单位】扬州大学环境科学与工程学院,江苏扬州 225127;扬州大学环境科学与工程学院,江苏扬州 225127;扬州大学环境科学与工程学院,江苏扬州 225127【正文语种】中文【中图分类】X703膜生物反应器(MBR)因其系统占地面积小、出水水质好、产泥量少、抗冲击负荷强等优势，近年来被广泛应用于中小型污水处理厂及中水回用领域．尽管如此，膜污染问题仍是专家学者们待以解决的主要难题．膜污染主要分为膜表面形成滤饼层引起的可逆膜污染和膜孔堵塞造成的不可逆膜污染．研究表明，间歇过滤、反冲洗、降低膜通量、良好的流体动力设计以防止滤饼层的积累、采用物理化学方法对膜进行清洗等方法[1]均可起到控制膜污染的作用．目前，许多课题针对改善混合液特性这一方向研究膜污染的机理与控制技术，研究人员根据废水水质的不同投加粉末活性炭(PAC)、沸石、絮凝剂等物质，取得了较好的效果．本研究采用平行试验的方法，着重分析投加PAC对水中溶解性有机物(DOM)分子量大小及构成的改变，并利用数学模型阐述投加PAC对膜阻力产生的影响．1.1 实验装置PAC-MBR实验装置如图1所示，另设一组MBR实验装置(即去除图1中PAC投加系统)作平行对比试验．反应器有效容积为16 L，膜组件浸没其中，固定在两片挡板之间置于空气扩散装置上方．膜组件用PVDF中空纤维膜，过滤表面积0.2 m2，平均孔径0.2 μm，试验时膜通量恒定为10 L/(m2·h)．实验所用PAC为Sigma-Adrich公司生产的木质PAC．1.2 实验方法接种活性污泥取自新加坡当地MBR污水处理系统的好氧池，用实验原水培养35 d．实验控制HRT为8 h，SRT为16 d，环境温度为(28±2°C)，装置中pH为6.8～7.5，DO浓度约为5 mg/L；PAC逐天加入，投加剂量为100 mg/L，即每天投加量为4.8 g，膜的抽吸压力由压力表监测，MBR和PAC-MBR分别运行了79 d、127 d，抽吸压力超过26 kPa时实验终止，取出膜组件进行严格清洗．1.3 实验原水水质实验原水为人工合成废水，采用CH3COONa、(NH4)2SO4、KH2PO4调节合成废水COD∶N∶P配比为100∶10∶1左右，进水COD维持600±20 mg/L，适量补充Ca、Mg、Mn、Zn、Fe、Cu、Co、Mo等微量元素．1.4 膜阻力计算模型膜通量保持恒定时，跨膜压差(Trans-Membrane Pressure Drop, TMP)随运行时间的延长而增大．用达西公式(Darcy's law)表示膜通量与跨膜阻力的关系：J=式中，J为膜通量[L/(m2·h) ]；ΔP为作用于膜两侧的压差(TMP)(Pa)；μ为透过液粘度(Pa·s);Rt为总膜阻力(m-1)．建立串联阻力模型将Rt划分为3部分进行研究：Rt=Rm+Rr+Ri式中，Rm为膜的固有阻力(m-1)；Rr为由滤饼层吸附在膜表面引起的可逆膜阻力(m-1)；Ri为污染物吸附在膜孔中导致的不可逆膜阻力(m-1)．Rm、Rr、Ri分别用下列公式进行计算：Ri=-RmRr=-Rm-Ri式中，ΔP0为用新膜过滤纯水测定的膜阻力；ΔP′为实验终止后，所用膜经物理清洗后过滤纯水测定的膜阻力；ΔPf为实验终止时，系统压力表显示的膜阻力．1.5 分析方法COD、MLSS、MLVSS、比耗氧速率(specific oxygen uptake rate, SOUR)均采用标准方法[2]测定；DOC采用美国OI公司生产的1010型TOC分析仪测定；DOM中碳水化合物采用苯酚-硫酸法[3]测定；蛋白质含量采用改良性Lowry法[4]测定，以牛血清蛋白为标准参考物；ESP用规定标准[5]测定．2.1 PAC-MBR与MBR总体性能比较对两反应器出水、上清液以及污泥的各项指标进行检测分析，结果见表1．可见二者COD去除率均保持95%以上，PAC-MBR的去除率略高于MBR．由两反应器上清液和出水DOC可知，膜可以截留30%以上的DOC，再者由PAC-MBR对比MBR，上清液和出水的DOC均减小，说明PAC可吸附一定量的DOC．PAC-MBR污泥MLVSS与MBR相差不大，说明两反应器污泥活性几乎相等，而值得关注的是前者污泥的MLSS却上升了，这是由于该反应器投加了PAC 的缘故．此外，两反应器的SOUR接近，说明二者污泥代谢活性没有明显区别．对比两反应器混合液EPS含量，投加PAC，EPS含量明显降低了．2.2 溶解性有机物(DOM)组分分析提取两系统上清液进行分析，DOM表观分子量(apparent molecular weight distributions ，AMWD)分布如图2所示，有机物组成情况如图3所示．如图2所示，AMWD小于10kDa的有机物占总体的54%～60%，AMWD介于10～30 kDa之间的有机物分布最少．可以看到PAC-MBR系统上清液小于10kDa的有机物减少，说明PAC对这部分有机物起到一定的吸附作用，避免了其对膜孔的堵塞从而减小了膜阻力．董秉直[6]等人分析了PAC对水中DOM的去除效果，得出PAC去除低分子量的DOM效果较好，与本实验结果一致．图3所示为DOM的6种有机物成分分布情况，即疏水性酸(AHS)、疏水性碱(HoB)、疏水中性物(HoN)、亲水性酸(HiA)、亲水性碱(HiB)、亲水中性物(HiN)．总体而言，亲水性物质多过疏水性物质，亲水性物质主要包括多糖、蛋白质、氨基酸等，疏水性物质中AHS由腐殖酸和黄腐酸构成，许多研究表明腐殖酸能导致严重的膜污染．而投加PAC使得疏水性物质整体减少了，特别是AHS降低了近10%．2.3 PAC对TMP的影响设定TMP下限为2.6 kPa，上限为26 kPa，超过压力上限时实验终止．记录两系统在压力范围内的运行天数如图4所示．对于MBR系统，TMP突然升高发生在第57 d，而PAC-MBR系统则延长至第96 d；MBR系统在TMP数值范围内共运行了74 d，而PAC-MBR系统运行至127 d，为前者的1.71倍．显而易见，投加PAC后，膜阻力减小，运行周期延长．李绍峰[7]等人的研究推导出膜阻力与混合液EPS的关系式，二者成正相关．由2.1可知，PAC-MBR反应器混合液ESP明显低于MBR，故总膜阻力相应降低，本实验膜通量恒定，透过液粘度几乎不变，由达西公式可知TMP也是减小的．2.4 串联阻力模型对比分析表2所列是实验终止后根据1.4所述串联阻力模型计算出的数据，可见膜的总阻力Rt和固有阻力Rm几乎相同，区别在于可逆阻力Rr和不可逆阻力Ri所占成分的差异，在PAC-MBR系统中Rr较MBR系统降低了，相反Ri升高了，说明PAC的投加对减少滤饼层阻力和改变粒径尺寸分布是有利的，也正因如此膜的使用周期延长了．在MBR系统中投加PAC可提高原水的COD去除率，截留一部分DOC，在不改变污泥代谢活性的基础上降低EPS浓度．PAC可有效地吸附低分子量DOM，减轻了膜孔的堵塞；对DOM中疏水性有机物起到良好的去除效果，可以控制疏水性酸(AHS)中腐殖酸对膜的污染，降低膜阻力．在相同TMP范围内，MBR系统运行了74 d，PAC-MBR系统运行延长至127 d，投加PAC可明显延长膜的使用周期．用串联阻力模型分析得出，两系统总阻力和固有阻力几乎相同，PAC-MBR的不可逆阻力高于MBR，可逆阻力低于MBR，说明PAC的投加对减少滤饼层阻力和改变粒径尺寸分布有利．【相关文献】[1] Ng C A, Sun D, Bashir M J K, et al. Optimization of Membrane Bioreactors by the Addition of Powdered Activated Carbon[J]． Bioresoure Technology,2013,138(6)：38．[2] Standard Methods for the Examination of Water and Wasterwater[M]． APHA,1976．[3] Dubois M, Gilles K A, Hamilton J K, et al． Colorimetric Method for Determination of Sugars and Related Substances[J]． Anal.Chem., 1956，28：350-356．[4] Lowry O H, Rosebrough N J, Farr A L, et al. Protein Measurement with the Folin Phenol Reagent[J]． The Journal of Biological Chemistry, 1951,193(1)： 265-275．[5] Bo F, Palmgren R, Keiding K, et al. Extraction of Extracellular Polymers from Activated Sludge Using a Cation Ion Exchange Resin[J]． Water Research, 1996， 30(8)： 1749-1758．[6] 董秉直,曹达文，范瑾初，等.混凝和粉末炭去除黄浦江水中DOM的效果[J]．中国给水排水,2000,16(3)：1-4．[7] 李绍峰,王雪芹，王宏杰.PAC对MBR膜阻力影响研究[J]．水处理技术,2007,33(6)：14-17．。
具有环境激素效应、遗传毒性效应和生理生态毒性效应的药物[1-3]作为一类“新型污染物”正在持续不断的进入水体、土壤和大气等环境介质中，并成为新的研究焦点[4-5]。
有研究发现，城市污水处理厂出水排放是药物向地表水环境暴露的主要来源[6-7]，城市污水不同处理工艺对药物的去除效果受到了广泛的研究和关注。
不同国家和地区均有研究报道，给出了药物污染物在城市污水处理厂进水和出水中的检出情况，其暴露浓度介于ng/L ～μg/L 之间[8-13]。
在污水生物处理过程中，不同种类药物的去除率差别也较大，如非甾体类抗炎药、激素类药物和咖啡因的去除率较高，可达72%～100%，而抗癫痫类药物（如酰胺咪嗪）的去除率则相对较低，甚至有负去除率出现的情况[14]。
近年来有研究表明，MBR 工艺对某些药物的去除效果要优于传统的活性污泥工艺，但对于酰胺咪嗪这类难生物降解的药物却没有明显差异[15]。
向MBR 反应器中投加粉末活性炭（PAC ），可以大幅度提高对药物的去除效率，特别是对于疏水性较强的药物[16]。
目前，对于PAC 强化MBR 工艺去除污水中药物的研究还相对较少，对此过程中微生物群落结构变化情况的研究则更少。
Serrano 等采用了荧光原位杂交的方法，对PAC 强化MBR 工艺去除药物过程中的微生物群落结构进行了分析，但是该方法对微生物群落结构的分析有一定的局限性，只能选择特定种类的探针，如α-变形菌门（ALF1b ）、β-变形菌门（BET42A ）探针等[16]。
本研究将重点考察PAC 强化MBR 工艺对污水中酰胺咪嗪（CBZ ）、萘普生（NAP ）、新诺明（SMX ）和双氯芬酸钠（Na-DCF ）4种药物的去除效果，并与单独MBR 工艺进行对比。
同时，对长期运行过程中2种反应器内微生物群落结构的变化进行研究和分析。
1实验部分1.1实验材料实验所用4种目标药物的纯度大于98%。
目标PAC 强化MBR 工艺去除污水中微量药物效能与微生物群落变化研究樊慧菊，封莉，党岩，张立秋（北京林业大学，北京水体污染源控制技术重点实验室，北京100083）摘要：对比考察了粉末活性炭（PAC ）强化膜生物反应器（MBR ）工艺和单独MBR 工艺对污水中酰胺咪嗪、萘普生、新诺明和双氯芬酸钠4种药物的去除效能，同时采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE ）技术对2种工艺中的微生物群落结构变化进行了分析。
