復(fù)合式膜生物反應(yīng)器的EPS分布特性及膜污染控制原理.pdf

1、論文為國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目和重大國(guó)際合作項(xiàng)目的部分研究?jī)?nèi)容，采用復(fù)合式膜生物反應(yīng)器(HMBR)進(jìn)行城市生活污水處理的實(shí)驗(yàn)研究，重點(diǎn)研究了反應(yīng)器的EPS分布特性及膜污染控制原理。與常規(guī)膜生物反應(yīng)器(CMBR)相比，HMBR借助于活性污泥中懸浮生長(zhǎng)的微生物和載體表面生物膜中附著生長(zhǎng)的微生物的綜合作用，體現(xiàn)出了良好的膜污染控制能力。論文的主要工作及成果如下：
　　 1.通過(guò)HMBR和CMBR的對(duì)比試驗(yàn)，研究了生物載體投加對(duì)污染物去

2、除的強(qiáng)化作用。結(jié)果表明，對(duì)有機(jī)物而言，HMBR的COD和BOD5去除率分別為94.2％和98.5％，比cMBR均提高了3.8％；對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)而言，HMBR的NH4+N、TN和TP去除率分別為97.2％、51％和81.5％，比CMBR分別提高了4.2％、13.7％和1.7％，說(shuō)明HMBR顯著提高了反應(yīng)器的反硝化效能；HMBR對(duì)濁度的去除率與CMBR基本相同，但對(duì)色度的去除率比CMBR提高了8.2％；生物載體投加后總體生物量的增加和生物膜中附

3、著生長(zhǎng)微生物的作用是HMBR污染物去除效率提高的主要原因。
　　 2.比較了HMBR和CMBR的膜阻力變化情況。結(jié)果表明，生物載體投加后隨著生物膜的形成和成熟，化學(xué)清洗后一個(gè)周期內(nèi)跨膜壓差(TMP)的增長(zhǎng)速度明顯減慢。與生物載體投加前TMP增長(zhǎng)到20kPa的運(yùn)行時(shí)間57天相比，生物載體投加后TMP增長(zhǎng)到20 Kpa的運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)到了92天，而下一個(gè)周期運(yùn)行140天之后TMP僅增長(zhǎng)到16kPa，說(shuō)明HMBR有效地控制了膜污染，大幅

4、度地延長(zhǎng)了膜的過(guò)濾周期。
　　 3.分析比較了HMBR和CMBR的胞外多聚物(EPS)分布特性。結(jié)果表明，在溶解性EPS(S-EPS)、松散附著性EPS(LB-EPS)和緊密附著性EPS(TB-EPS)這3種胞外多聚物中，無(wú)論采用哪種提取劑進(jìn)行提取，TB-EPS都是EPS的主要成分，占EPS總量的比例均在60％以上，而S-EPS和LB-EPS所占的比例差別不大。HMBR能夠有效去除S-EPS和LB-EPS，二者的含量均比CMBR

5、的條件下降低了42％左右；TB-EPS含量也有所降低，但降低幅度僅在2％左右。
　　 4.分析了附著性EPS(B-EPS，包括LB-EPS和TB-EPS)和S-EPS含量對(duì)膜阻力的影響。對(duì)于B—EPS，發(fā)現(xiàn)其含量直接影響反應(yīng)器中活性污泥的物理性質(zhì)，即隨著B(niǎo)-EPS含量的降低，污泥的絮凝性和沉淀性提高，粒徑增大，絮體結(jié)構(gòu)趨于密實(shí)。與TB-EPS相比，LB-EPS含量對(duì)污泥物理性質(zhì)的影響更為明顯。經(jīng)過(guò)相同運(yùn)行時(shí)間后對(duì)HMBR和CMB

6、R的濾餅層阻力Rc進(jìn)行的測(cè)定結(jié)果表明，前者僅為后者的43％。由此推斷，通過(guò)對(duì)B-EPS的去除以改善活性污泥的物理性質(zhì)，進(jìn)而減緩濾餅層阻力的增長(zhǎng)速度是HMBR有效控制膜污染的重要原因。對(duì)于S-EPS，可認(rèn)為在HMBR運(yùn)行條件下其含量的降低對(duì)濾餅層阻力的影響不大，而主要是減緩了膜孔阻力島的增長(zhǎng)速度(經(jīng)過(guò)相同運(yùn)行時(shí)間后HMBR膜孔阻力的實(shí)測(cè)結(jié)果為CMBR的56％)，這是HMBR有效控制膜污染的另一個(gè)重要原因。
　　 5.對(duì)HMBR和C

7、MBR膜阻力的構(gòu)成情況進(jìn)行了實(shí)測(cè)分析，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)一定時(shí)間運(yùn)行后濾餅層阻力Rc比膜孔阻力Rp高一個(gè)數(shù)量級(jí)，而Rp與膜固有阻力Rm處于同一數(shù)量級(jí)，說(shuō)明Rc是影響跨膜壓差TMP變化的主要因素。為此，建立了HMBR和CMBR的濾餅層阻力模型，并運(yùn)用該模型對(duì)反應(yīng)器中TMP的變化規(guī)律進(jìn)行了模擬計(jì)算，結(jié)果表明：在忽略Rm和Rn的情況下，運(yùn)行初期階段TMP的計(jì)算值低于實(shí)測(cè)值，說(shuō)明此時(shí)膜固有阻力和膜孔阻力對(duì)TMP變化的影響較大;運(yùn)行中期階段TMP的計(jì)算值與