一体式平板膜生物反应器处理商场污水的运行效能及膜污染研究.pdf

第49卷 第 8 期2023 年 8 月Vol.49 No.8Aug.,2023水处理技术水处理技术TECHNOLOGY OF WATER TREATMENT一体式平板膜生物反应器处理商场污水的一体式平板膜生物反应器处理商场污水的运行效能及膜污染研究运行效能及膜污染研究张栋1，2，虞鉴申1，2，胡天天1，2，厉巍1，2，3*，郭平均4，刘勇弟1，2，3（1.华东理工大学资源与环境工程学院，工业废水无害化与资源化国家工程研究中心，200237；2.华东理工大学资源与环境工程学院，国家环境保护化工过程环境风险评价与控制重点实验室，200237；3.上海污染控制与生态安全研究院，200092；4.上海华谊能源化工有限公司，201108：上海）摘摘 要要:本研究首先利用实验室小试A2O-MBR一体化装置考察了其在HRT为24 h时处理BOD5、NH4+-N浓度分别为300、100 mg/L的模拟商场污水的效果，稳定后出水BOD5、NH4+-N平均浓度分别为5.07、4.26 mg/L，平均去除率分别达到了98.27%、95.56%。通过比较发现在相同运行条件下聚偏氟乙烯平板膜（FS-PVDF）的使用寿命最长。滤饼层阻力和浓差极化作用引起的过滤阻力分别是影响平板膜和中空纤维膜过滤能力的主要阻力类型。选择FS-PVDF进一步搭建中试规模A2O-MBR一体化装置，在HRT为48 h时处理BOD5、NH4+-N分别为200400、60100 mg/L的上海某商场污水，稳定后出水 BOD5、NH4+-N 平均浓度分别为 7.14、0.25 mg/L，平均去除率分别达到了 97.66%、99.51%。在监测时间内，膜压始终保持在0.001 MPa左右。微生物群落分析发现，Dependentiae和包括Chloroflexi在内的丝状菌在膜表面积累可能是造成小试/中试中膜污染的主要原因。关键词关键词:商场污水;一体式平板膜生物反应器;膜污染;微生物菌群开放科学开放科学（资源服务资源服务）标识码标识码（OSID）:中图分类号中图分类号:X703.1 文献标识码文献标识码:A 文章编号文章编号:10003770(2023)08-0082-005随着我国社会经济的迅猛发展，我国的大型商场总体量每年保持增长态势1。与此同时，商场污水水量也在不断增长，该类污水的高效处理及回用也成为了商场不得不面对的重要问题。区别于普通生活污水，商场污水主要有以下几个特点：1）主要为厕所冲洗和餐饮废水；2）每天排放时间集中在午后至晚上人流高峰的时间段内，且污水的瞬时负荷较高；3）周末或节假日的污水水量变化大。传统城镇污水处理工艺中，污水要经过二级处理、三级处理等构筑物才能实现对污水高效处理并实现回用。但是，商场往往处于城市核心区，可提供用地面积有限，不利于修建上述构筑物。膜生物反应器（MBR）中的一体式膜生物反应器因其结构紧凑占地面积小、污泥浓度高等优点，可以实现在有限的用地面积条件下对商场污水的高效处理2。其中，膜组件是一体式MBR中的关键组成部分。根据形状可以将膜组件分为管式膜、平板膜、中空纤维膜等。根据材质可以分为有机膜和无机膜，有机膜材料目前主要有聚砜（PS）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚丙烯腈（PAN）、聚氯乙烯（PVC）等，无机膜有陶瓷膜、金属膜等 3。膜污染是影响膜组件使用的主要限制性因素，同时膜污染也是膜过滤阻力的主要来源 4，混合液中的颗粒等物质吸附、沉积在膜孔道和膜表面，使得膜过滤受到膜孔堵塞产生的阻力以及滤饼层阻力，浓差极化作用使溶解性物质、胶体等污染物在膜表面富集，产生浓差极化阻力。此外，混合液中的细菌等微生物吸附在膜表面并形成生物膜，也是造成膜阻力上升、跨膜压差升高或通量降低的主要原因 4。为了有效缓解MBR运行过程中的膜污染问题，了解膜表面的菌群特征就显得较为重要。基于上述调研，本研究针对商场污水的特点及商场空间条件的限制，采用一体式膜生物反应器处DOI:10.16796/ki.10003770.2023.08.016收稿日期：2022-06-09基金项目：国家自然科学基金资助项目（52170076）；上海市科学技术委员会启明星计划项目（20QC1400500）作者简介：张栋（1996），男，硕士研究生，研究方向为废水生物处理；电子邮件：通讯作者：厉巍，副教授；电子邮件：wei_理商场污水。在模拟污水条件下，考察了一体式膜生物反应器对污染物的去除性能，比较了不同材质、形状的膜组件的抗污染性能，分析了膜污染特性及膜表面与混合液污泥的菌群特征，并选择出使用寿命最长的膜组件，考察其在实际污水条件下的中试运行效果。1 材料与方法材料与方法1.1实验装置和进水水质实验装置和进水水质实验室小试A2O-MBR一体化装置材质为有机玻璃，内部用隔板分隔为厌氧区、缺氧区、好氧区（图1a），有效容积分别为12、12、24 L，控制溶解氧分别0.2、0.5、34 mg/L。在实验室小试装置中设置 4种不同的膜组件，分别是陶瓷平板膜（FS-TC）、聚偏氟乙烯平板膜（FS-PVDF）、聚砜中空纤维膜（HF-PS）、聚偏氟乙烯中空纤维膜（HF-PVDF），它们的有效工作面积分别为0.25、0.20、0.36、0.36 m2，膜孔径均为0.1 m。四种膜组件同时放置于好氧区，每个膜组件出水口与蠕动泵连接，通过蠕动泵转动产生负压连续出水，并调节蠕动泵的转速以控制每个膜出水量约为12 L/d。接种污泥来自长桥污水处理厂（中国，上海）的传统活性污泥，运行期间污泥浓度维持在46 gVSS/L，水力停留时间（HRT）为24 h，温度为环境温度。模拟污水为人工配制，进水 BOD5浓度（乙酸钠配制）300 mg/L，NH4+-N浓度（氯化铵配制）100 mg/L。小试装置运行期间，每2天取装置的进出水水样，并对水样中的BOD5、NH4+-N浓度进行测定。根据膜组件供应商所提供的推荐抽吸负压，每个膜组件的跨膜压差阈值都设置为0.045 MPa，即在跨膜压差达到0.045 MPa时认定膜污染严重，无法继续使用，以此为根据比较不同膜组件在相同运行条件下的使用寿命。当每个膜组件的跨膜压差（TMP）达到 0.010、0.020、0.030、0.045 MPa时，分别测定它们的膜污染阻力。在膜污染严重时，取膜表面及好氧区混合液污泥样品进行菌群分析。现场中试工艺流程图（图1b）中的虚线内即为所搭建的现场中试A2O-MBR一体化装置，处理水量为130 m3/d，膜出水量平均为80 m3/d，接种污泥来自上海某商场污水处理设施的活性污泥，运行期间污泥浓度维持在23 gVSS/L，HRT为48 h。所使用膜组件的单片膜有效面积为1.00 m2，膜孔径为0.1 m。本实验所用的实际污水来自于上海市某商场，主要包括餐饮废水、厕所冲洗废水等，该污水中 BOD5 200400 mg/L，NH4+-N 质量浓度 60100 mg/L。中试装置运行时，每日取进出水水样，并对水样中的BOD5、NH4+-N 进行浓度测定，同时记录膜组件的TMP。在监测时间结束时，取膜表面及好氧区混合液污泥样品进行菌群分析。1.2主要分析方法主要分析方法1）膜阻力测定。通过 Darcy 定律：J=PR=P()Rm+Rp+Ra+Rf计算得出膜总阻力分为膜固有阻力（Rm）、浓差极化作用引起的过滤阻力（Rp）、滤饼层阻力（Rf）、膜孔内部吸附和堵塞产生的阻力（Ra）。P可直接从与膜组件相连的压力表上读出。粘度系数 取当时温度下水的粘度，本实验取2.72510-7 Pa h；将新膜组件置于清水中，调节出水泵转速，用量筒测量其10 min出水量，待TMP稳定时，记录 TMP值与出水量，根据 Darcy定律计算出Rm值；再将膜组件置于反应器中使用，待TMP稳定时，用量筒测量其10 min出水量，根据式Darcy定律计算出总阻力R，即Rm+Rp+Ra+Rf；将膜组件取出，用清水简单冲洗膜表面，冲洗后放入清水中，调节出水泵转速与之前一致，待TMP稳定时，用量筒测量其10 min出水量，根据Darcy定律计算出此时82张栋等，一体式平板膜生物反应器处理商场污水的运行效能及膜污染研究理商场污水。在模拟污水条件下，考察了一体式膜生物反应器对污染物的去除性能，比较了不同材质、形状的膜组件的抗污染性能，分析了膜污染特性及膜表面与混合液污泥的菌群特征，并选择出使用寿命最长的膜组件，考察其在实际污水条件下的中试运行效果。1 材料与方法材料与方法1.1实验装置和进水水质实验装置和进水水质实验室小试A2O-MBR一体化装置材质为有机玻璃，内部用隔板分隔为厌氧区、缺氧区、好氧区（图1a），有效容积分别为12、12、24 L，控制溶解氧分别0.2、0.5、34 mg/L。在实验室小试装置中设置 4种不同的膜组件，分别是陶瓷平板膜（FS-TC）、聚偏氟乙烯平板膜（FS-PVDF）、聚砜中空纤维膜（HF-PS）、聚偏氟乙烯中空纤维膜（HF-PVDF），它们的有效工作面积分别为0.25、0.20、0.36、0.36 m2，膜孔径均为0.1 m。四种膜组件同时放置于好氧区，每个膜组件出水口与蠕动泵连接，通过蠕动泵转动产生负压连续出水，并调节蠕动泵的转速以控制每个膜出水量约为12 L/d。接种污泥来自长桥污水处理厂（中国，上海）的传统活性污泥，运行期间污泥浓度维持在46 gVSS/L，水力停留时间（HRT）为24 h，温度为环境温度。模拟污水为人工配制，进水 BOD5浓度（乙酸钠配制）300 mg/L，NH4+-N浓度（氯化铵配制）100 mg/L。小试装置运行期间，每2天取装置的进出水水样，并对水样中的BOD5、NH4+-N浓度进行测定。根据膜组件供应商所提供的推荐抽吸负压，每个膜组件的跨膜压差阈值都设置为0.045 MPa，即在跨膜压差达到0.045 MPa时认定膜污染严重，无法继续使用，以此为根据比较不同膜组件在相同运行条件下的使用寿命。当每个膜组件的跨膜压差（TMP）达到 0.010、0.020、0.030、0.045 MPa时，分别测定它们的膜污染阻力。在膜污染严重时，取膜表面及好氧区混合液污泥样品进行菌群分析。现场中试工艺流程图（图1b）中的虚线内即为所搭建的现场中试A2O-MBR一体化装置，处理水量为130 m3/d，膜出水量平均为80 m3/d，接种污泥来自上海某商场污水处理设施的活性污泥，运行期间污泥浓度维持在23 gVSS/L，HRT为48 h。所使用膜组件的单片膜有效面积为1.00 m2，膜孔径为0.1 m。本实验所用的实际污水来自于上海市某商场，主要包括餐饮废水、厕所冲洗废水等，该污水中 BOD5 200400 mg/L，NH4+-N 质量浓度 60100 mg/L。中试装置运行时，每日取进出水水样，并对水样中的BOD5、NH4+-N 进行浓度测定，同时记录膜组件的TMP。在监测时间结束时，取膜表面及好氧区混合液污泥样品进行菌群分析。1.2主要分析方法主要分析方法1）膜阻力测定。通过 Darcy 定律：J=PR=P()Rm+Rp+Ra+Rf计算得出膜总阻力分为膜固有阻力（Rm）、浓差极化作用引起的过滤阻力（Rp）、滤饼层阻力（Rf）、膜孔内部吸附和堵塞产生的阻力（Ra）。P可直接从与膜组件相连的压力表上读出。粘度系数 取当时温度下水的粘度，本实验取2.72510-7 Pa h；将新膜组件置于清水中，调节出水泵转速，用量筒测量其10 min出水量，待TMP稳定时，记录 TMP值与出水量，根据 Darcy定律计算出Rm值；再将膜组件置于反应器中使用，待TMP稳定时，用量筒测量其10 min出水量，根据式Darcy定律计算出总阻力R，即Rm+Rp+Ra+Rf；将膜组件取出，用清水简单冲洗膜表面，冲洗后放入清水中，调节出水泵转速与之前一致，待TMP稳定时，用量筒测量其10 min出水量，根据Darcy定律计算出此时进水出水厌氧区缺氧区好氧区搅拌器搅拌器回流泵曝气管曝气管曝气管膜组件 生活污水化粪池调节池厌氧池缺氧池好氧池混合液回流污泥回流剩余污泥紫外线消毒加氯消毒中水箱隔油处理后的餐饮废水膜组件（MBR池）活性炭过滤石英砂过滤 （a）实验室小试装置 （b）现场中试装置图1实验装置Fig.1Schematic diagram of experimental reactor83第 49 卷 第 8 期水处理技术水处理技术的阻力Ra+Rf+Rm；使用干净毛巾擦拭膜表面，擦掉表面的污染物并用清水冲洗，再次将其放入到清水中，调节出水泵转速与之前一致，待TMP稳定时，用量筒测量其10 min出水量，根据Darcy定律计算出此时的阻力Ra+Rm，结合步骤2计算出Ra。2）基于 16S rRNA 基因测序的微生物菌群分析。使 用 FastDNA Spin Kit for Soil 试 剂 盒（MP Biomedicals，USA）从膜表面及混合液污泥样品中提取 微 生 物 DNA，并 使 用 引 物 338F（5-ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3）和 806R（5-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3）扩 增 细 菌 16S rRNA 基因保守的V3和V4区。将PCR扩增产物送至美吉生物医药科技有限公司（中国，上海）进行lllumina MiSeq测序和QIIME分析。3）水样化学分析。对所采的进出水水样先用0.22 m滤膜进行过滤，BOD5测定采用稀释与接种法，NH4+-N测定采用苯酚-次氯酸盐法。2 结果与讨论结果与讨论2.1实验室小试装置运行效果及膜污染特性实验室小试装置运行效果及膜污染特性实验室小试A2O-MBR一体化装置对模拟污水中 BOD5和 NH4+-N 的去除效果如图 2 所示。进水BOD5维持在300 mg/L，58天后出水BOD5平均为5.07 mg/L，平均去除率达到了98.27%。进水NH4+-N浓度维持在100 mg/L，38天后出水NH4+-N平均浓度为4.26 mg/L，平均去除率达到了95.56%。对四个膜组件的使用寿命由小到大排序（图2），得出的顺序为：陶瓷平板膜（FS-TC）、聚砜中空纤维膜（HF-PS）、聚偏氟乙烯中空纤维膜（HF-PVDF）、聚偏氟乙烯平板膜（FS-PVDF），使用时间分别是39、99、103、106天。发现在相同运行条件下，聚偏氟乙烯平板膜的使用寿命最长，因此本研究选取聚偏氟乙烯平板膜进行后续的现场中试研究。跨膜压差升高到设定阈值时，表明膜组件的过滤性能受到了严重影响，而膜阻力是影响膜过滤性能的主要原因，膜污染又是膜阻力的主要来源4，通过对膜阻力的测定可以推测导致膜污染的原因。对四个不同运行时间点下的膜组件进行膜阻力测定，结果表明，FS-TC的膜总阻力由初期的4.511013 m-1增加到最终的8.641013 m-1，Rp先降低之后增加到了3.421013 m-1，而 Rf从 1.061013 m-1上升到了 3.911013 m-1，Ra从 0.811013 m-1升高到 1.151013 m-1，Rm始终为 0.161013 m-1。可以看出，在陶瓷平板膜的膜污染过程中，滤饼层阻力逐渐增加且始终是影响膜组件过滤性能的主要阻力类型。FS-PVDF的膜总阻力由3.551013 m-1升高到7.971013 m-1，Rp先从1.731013 m-1降低到了0.731013 m-1，在膜污染最严重时增加到了2.961013 m-1，Rf在膜污染过程中逐渐增加，从 0.931013 m-1增加到 4.251013 m-1，Ra则从0.761013 m-1增 加 到 了 2.021013 m-1，Rm始 终 是0.091013 m-1。可以推测，在 FS-PVDF 的膜污染初期，混合液中的颗粒、絮体等污染物在膜表面与混合液主体之间产生了浓度梯度，产生了浓差极化现象。之后随着污染物的积累，膜表面的污染层逐渐压实，020406080100050100150200250300350 进水 出水 去除率时间/d去除率/%BOD5/(mgL-1)020406080100（a）BOD5020406080100120020406080100120140160 进水 出水 去除率时间/d去除率/%(NH4+-N)/(mgL-1)020406080100（b）NH4+-N0204060801001200.000.010.020.030.040.05 FS-TC FS-PVDF HS-PF HF-PVDF跨膜压差/MPa时间/d（c）跨膜压差图2实验室小试装置对BOD5、NH4+-N的去除效果以及四个膜组件跨膜压差变化情况Fig.2Removal effect of BOD5,NH4+-N and variations of TMP of four membrane modules84张栋等，一体式平板膜生物反应器处理商场污水的运行效能及膜污染研究形成了密实的滤饼层，滤饼层阻力开始升高，严重影响了膜组件的过滤性能。HF-PS 的膜总阻力由9.431013 m-1增加到最终的25.081013 m-1，Rp始终高于Rf，从8.761013 m-1增加到了16.871013 m-1，Rf最大为 7.81013 m-1，Ra从 0.411013 m-1升高到 1.031013 m-1随后降低至 0.31013 m-1，Rm始终为 0.111013 m-1。说明聚砜中空纤维膜的膜污染主要是由浓差极化作用引起的。HF-PVDF 的膜总阻力由5.941013 m-1增加到了10.611013 m-1，Rp也始终高于Rf，从3.521013 m-1增加到了7.411013 m-1随后降低到了 6.071013 m-1，而 Rf最高为 4.311013 m-1，Ra从0.601013 m-1降低到 0.101013 m-1，Rm始终为 0.131013 m-1，可以推测导致聚偏氟乙烯中空纤维膜膜污染的原因也主要是浓差极化作用。根据上述结果推测，滤饼层阻力是影响平板膜过滤性能的主要阻力类型，浓差极化作用引起的阻力是影响中空纤维膜过滤性能的主要阻力类型。2.2现场中试装置运行效果及膜污染特性现场中试装置运行效果及膜污染特性现场中试A2O-MBR一体化装置对实际商场污水中BOD5和NH4+-N的去除效果如图3所示。进水BOD5维持在 200400 mg/L，29 天后出水 BOD5平均浓度为7.14 mg/L，平均去除率达到了97.66%。进水 NH4+-N 浓度维持在 60100 mg/L，25 天后出水NH4+-N 平均浓度为 0.25 mg/L，平均去除率达到了99.51%。上述结果表明，现场中试 A2O-MBR 一体化装置在调试29天后，出水中BOD5、NH4+-N等污染物的浓度满足了 城市污水再生利用城市杂用水（GBT 189202020）中城市绿化、冲厕回用标准，在实际商场污水处理中取得良好效果。研究现场中试装置中膜组件的 TMP 变化情况可知，在监测时间内，TMP始终保持在0.001 MPa左右。这与小试实验中聚偏氟乙烯平板膜的使用情况类似，即膜组件在使用初期，跨膜压差始终处于较低水平，此时膜污染处于初始阶段。在膜污染的初始阶段，粘附在膜表面的颗粒、絮体在曝气冲刷的作用下脱离膜表面，对膜过滤产生的负面作用较小。2.3实验室小试和现场中试装置中膜表面的菌群实验室小试和现场中试装置中膜表面的菌群特征分析特征分析为了解膜表面污泥与混合液污泥样品中的菌群特征，利用基于16S rRNA基因的高通量测序技术，对膜表面污泥与混合液污泥样品中的菌群组成进行门水平上的分析。结果表明，在实验室小试 A2O-MBR一体化装置中发现，在 FS-TC、FS-PVDF、HF-PS、HF-PVDF 四 种 膜 表 面，细 菌 Bacteroidota（22.03%、35.82%、27.23%、33.72%）、Dependentiae（1.66%、24.40%、9.34%、1.11%）、Firmicutes（3.96%、0.71%、1.23%、1.92%）、Chloroflexi（2.75%、1.29%、1.18%、1.24%）等的相对丰度高于混合液污泥样品中 对 应 菌 的 相 对 丰 度（3.57%、0.06%、0.26%、0.17%）。在现场中试 A2O-MBR 一体化装置中发现，在聚偏氟乙烯平板膜表面，细菌Actinobacteriota（20.18%）、Chloroflexi（16.93%）等的相对丰度高于混合液污泥样品中对应菌的相对丰度（12.44%、1.98%），而 Dependentiae（0.89%）只在膜表面检测到，在混合液污泥样品中未检测出。据报道，Bacteroidota、Chloroflexi 以及 Actinobacteriota 属于丝状菌5，丝状菌会产生更多的溶解性微生物产物（S-EPS），这些S-EPS在膜表面吸附和沉积参与形成滤饼层而造成膜污染4。在其他人的研究中，Firmicutes在膜表面的相对丰度也较高6-7，而在本研究中，只在实验室小试的膜组件上发现该种菌相对丰度较高，而在中试研究中发现 Firmicutes在膜表 面 和 污 泥 液 中 的 相 对 丰 度 相 差 较 小。Dependentiae可能是一种革兰氏阴性菌，由于缺乏大多数氨基酸和维生素的生物合成途径，广泛依赖真核宿主提供能量和代谢物，可能是未知宿主的共051015202530354045050100150200250300350 进水 出水 去除率时间/d去除率/%BOD5/(mgL-1)020406080100（a）BOD5051015202530354045020406080100120140160 进水 出水 去除率时间/d去除率/%(NH4+-N)/(mgL-1)020406080100（b）NH4+-N图3现场中试装置对BOD5、NH4+-N的去除效果Fig.3Removal effect of BOD5,NH4+-N of membrane module85第 49 卷 第 8 期水处理技术水处理技术生 体8-9。综 合 上 述 结 果 发 现，Bacteroidota、Chloroflexi、Actinobacteriota等丝状菌在膜表面积累可能导致了膜污染的发生。此外，不论是实验室小试还是现场中试，Dependentiae在膜表面都有积累，推测该种菌可能也与膜污染有关。3 结结 论论1）实验室小试A2O-MBR一体化装置在HRT为24 h的条件下处理BOD5、NH4+-N进水分别为300、100 mg/L的模拟商场污水时，运行稳定后出水平均浓度分别为5.07、4.26 mg/L，相应的平均去除率分别达到了98.27%、95.56%。比较得出在相同运行条件下，聚偏氟乙烯平板膜的使用寿命最长，并选取该种膜进行后续的现场中试研究。影响平板膜过滤性能的主要阻力类型是滤饼层阻力，影响中空纤维膜过滤性能的主要阻力类型是浓差极化作用引起的阻力。2）现场中试 A2O-MBR 一体化装置在 HRT 为48 h的条件下处理 BOD5、NH4+-N进水浓度分别为200400、60100 mg/L的实际商场污水时，调试稳定后出水平均浓度分别为7.14、0.25 mg/L，相应的平均去除率分别达到了 97.66%、99.51%。出水满足GBT 189202020中城市绿化、冲厕回用标准。在监测时间内，跨膜压差始终稳定在0.001 MPa左右。3）实验室小试中，在膜表面发现了Bacteroidota、Chloroflexi等丝状菌的积累，现场中试中则发现了Actinobacteriota、Chloroflexi等丝状菌的积累，这些丝状菌的积累可能是导致膜污染的原因。此外，不论是实验室小试还是现场中试，在膜表面都发现了Dependentiae，即该种菌可能也与膜污染有关。参考文献：1中国城市发展研究院.20212021年中国购物中心行业年度发展报告EB/OL.https:/ W,ZHUANG J,ZHOU Y,et al.Metagenomics reveals microbial community differences lead to differential nitrate production in anammox reactors with differing nitrogen loading ratesJ.Water Research,2020,169:115279.6ZHOU F,XIAO W Z,ZHOU K Y,et al.Performance characteristics and community analysis of a single-stage partial nitritation,anammox and denitratation(SPANADA)integrated process for treating low C/N ratio wastewaterJ.Chemical Engineering Journal,2022:134452.7LI W,ZHENG P,WU Y,et al.Sludge bulking in a high-rate denitrifying automatic circulation(DAC)reactorJ.Chemical Engineering Journal,2014,240:387-393.8LI W,CAI Z,DUO Z J,et al.Heterotrophic ammonia and nitrate bio-removal over nitrite(Hanbon):performance and microfloraJ.Chemosphere,2017,182:532-538.9ORELLANA L H,FRANCIS T B,FERRARO M,et al.Verrucomicrobiota are specialist consumers of sulfated methyl pentoses during diatom bloomsJ.The ISME Journal,2022,16(3):630-641.Research on Performance and Membrane Fouling of Integrated Flat-Sheet Membrane Bioreactor Treating Mall WastewaterZHANG Dong1,2,YU Jianshen1,2,HU Tiantian1,2,LI Wei1,2,3*,GUO Pingjun4,LIU Yongdi1,2,3(1.National Engineering Research Center for Innocuous and Resourceful Industrial Wastewater,School of Resources and Environmental Engineering,East China University of Science and Technology,200237;2.State Key Laboratory for Environmental Risk Assessment and Control of Environmental Chemical Processes,School of Resources and Environmental Engineering,East China University of Science and Technology,200237;3.Shanghai Institute of Pollution Control and Ecological Security,200092;4.Shanghai Huayi Energy and Chemical Co.,Ltd.,201108:Shanghai,China)Abstract:The performance of the lab-scale A2O-MBR integrated membrane reactor was investigated primarily at an HRT of 24 h,and the concentrations of influent BOD5,NH4+-N were 300 and 100 mg/L,respectively.The average effluent concentrations were 5.07 and 4.26 mg/L with the corresponding average removal rates of 98.27%and 95.56%respectively.By comparison,it was found that FS-PVDF has the longest service life under the same operating condition.The cake layer resistance and the filtration resistance caused by the effect of concentration polarization was the main type of resistance affecting the filtration capacity of flat-sheet membranes and hollow fiber membranes respectively.The polyvinylidene fluoride flat-sheet membrane was selected to build a pilot-scale A2O-MBR integrated membrane bioreactor.Under an HRT of 48 h,the treatment of mall wastewater in Shanghai whose influent BOD5,NH4+-N concentrations of 200400 and 60100 mg/L respectively,provided from a mall in Shanghai.The average concentration of effluent was 7.14 and 0.25 mg/L respectively with the average removal rates reaching 97.66%and 99.51%,respectively.The trans-membrane pressure was maintained at about 0.001 MPa during the monitoring time.The microbial community analysis indicated that the accumulation of Dependentiae and filamentous bacteria including Chloroflexi on membrane surface might be the main cause of membrane fouling in lab/pilot-scale reactors.Keywords:mall wastewater;integrated flat-sheet membrane bioreactor;membrane fouling;microbial community86