MBR中微生物聚合物與膜污染關(guān)系研究.pdf

1、膜生物反應(yīng)器(MBR)具有許多優(yōu)點(diǎn)，但膜污染一直是其廣泛應(yīng)用的一個(gè)主要障礙。據(jù)報(bào)道，活性污泥的胞外聚合物(EPS)是一種重要的膜污染因素。但多數(shù)研究集中于EPS的數(shù)量對(duì)膜污染的影響。分析污泥組成和膜污染的關(guān)系，對(duì)于深入探究膜污染的機(jī)理很有必要。因此，本文考察了在浸沒式MBR的長期運(yùn)行中，曝氣量和進(jìn)水組成這兩個(gè)參數(shù)對(duì)污泥混合液中及膜表面上的微生物聚合物的數(shù)量和組成的影響，對(duì)污泥有關(guān)特性的影響，以及對(duì)膜污染的影響。其中微生物聚合物包括溶解態(tài)

2、EPS、結(jié)合態(tài)EPS和污泥絮體中的總多聚物；其數(shù)量用所含的蛋白質(zhì)和多糖的數(shù)量之和表示，組成用蛋白質(zhì)和多糖的數(shù)量之比表示，簡稱為p/c。 在第3章中，考察了曝氣量對(duì)MBR中微生物聚合物的數(shù)量和組成以及對(duì)膜污染的影響。3個(gè)MBR在8L/(m2.h)的恒定膜通量下，并列運(yùn)行了170d。3個(gè)MBR的曝氣量分別為120、80和40L/h，并保持其它參數(shù)相同。1.曝氣量對(duì)MBR的處理效果具有重要影響。曝氣量增加時(shí)，上清液的COD增加，膜出水

3、的COD減小。而上清液和膜出水的NH3-N濃度均隨著曝氣量的增加而減小。2.曝氣量對(duì)污泥混合液中的溶解態(tài)EPS、結(jié)合態(tài)EPS和絮體總多聚物(絮體總多聚物指的是結(jié)合態(tài)EPS與微生物細(xì)胞內(nèi)的聚合物之和)的數(shù)量和組成具有重要影響。3.膜上附著的微生物聚合物的組成取決于污泥混和液中的相應(yīng)組成和膜表面的疏水性二者的復(fù)合影響。4.隨著操作周期數(shù)的增加，膜表面的疏水性和膜的不可逆污染阻力都在逐漸增加；同時(shí)，膜上附著的微生物聚合物的p/c總體上也隨著操

4、作周期數(shù)的增加而增加。結(jié)果表明，膜表面的疏水性與膜對(duì)蛋白質(zhì)的選擇性吸附之間，存在著相互促進(jìn)的關(guān)系；這兩者之間的相互促進(jìn)，同時(shí)也導(dǎo)致了膜的不可逆污染阻力隨時(shí)間的逐漸累積。5.曝氣量對(duì)膜污染速率具有重要影響。在170d的操作過程中，3個(gè)MBR的操作周期數(shù)分別為3、5和8，隨曝氣量的減小而增大。6.每一操作周期末的膜過濾壓差TMP和膜表面的絮體總多聚合物的p/c×Vf(Vf定義為每一周期末單位膜面積上的VSS的質(zhì)量，g/m2)呈正相關(guān)(相關(guān)系

5、數(shù)r=0.78，顯著水平P＜0.05)。7.曝氣對(duì)膜表面的污泥的數(shù)量和組成(即p/c)的綜合影響為增大曝氣量可以減小膜污染這一現(xiàn)象提供了新的解釋。 研究結(jié)果表明，底物組成相同，而曝氣量不同時(shí)，膜污染速率不同，而膜污染的程度又受到膜表面污泥的數(shù)量與組成的影響。如果底物的組成不同，將同樣會(huì)影響到膜表面污泥的數(shù)量和組成。因此，文中設(shè)計(jì)了3組實(shí)驗(yàn)，分別研究進(jìn)水組成中不同的COD：N：P比例時(shí)的膜污染狀況。 在第4章中，考察了進(jìn)水

6、組成對(duì)微生物聚合物的數(shù)量和組成以及對(duì)膜污染的影響。3個(gè)MBR在8L/(m2.h)的恒定膜通量下，并列運(yùn)行了90d。3個(gè)MBR的進(jìn)水組成分別為進(jìn)水組成正常、進(jìn)水限氮和進(jìn)水限磷，并保持其它參數(shù)相同。1.進(jìn)水組成對(duì)MBR的處理效果具有重要影響。進(jìn)水正?；蜻M(jìn)水限磷時(shí)，COD的平均去除率都在97％以上；而限氮時(shí)的平均去除率只有88％左右。2.進(jìn)水組成對(duì)污泥混合液中的微生物聚合物的數(shù)量和組成具有重要影響。其中，進(jìn)水限氮的影響較大。進(jìn)水限氮時(shí)，溶解態(tài)

7、EPS中的多糖數(shù)量較高，而蛋白質(zhì)含量卻較低，則其p/c就較低，時(shí)均值只有0.46；而進(jìn)水正常和進(jìn)水限磷時(shí)，溶解態(tài)EPS中的p/c時(shí)均值分別高達(dá)0.64和1.27。結(jié)合態(tài)EPS和絮體總多聚物的情況與此相似。3.在不同進(jìn)水組成條件下，膜上附著的溶解態(tài)EPS、結(jié)合態(tài)EPS和絮體中總多聚物的p/c總體上隨著操作周期數(shù)的增加而增大。4.進(jìn)水中限氮或限磷均會(huì)加重膜的污染，尤以限氮時(shí)更為嚴(yán)重。進(jìn)水限氮時(shí)，微生物聚合物的p/c較低，膜污染卻最快，這表明

8、在此條件下，有其它因素(實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明是絲狀菌以及污泥與膜之間的疏水相互作用)對(duì)膜污染起了主要影響作用。5.進(jìn)水組成對(duì)MBR中的微生物種類具有重要影響。3個(gè)MBR的污泥中的絲狀菌的相對(duì)數(shù)量的大小順序?yàn)椋哼M(jìn)水限氮＞進(jìn)水限磷＞進(jìn)水正常。6.進(jìn)水組成對(duì)污泥絮體的相對(duì)疏水性和膜表面的疏水性具有重要影響。污泥絮體的相對(duì)疏水性和膜表面的疏水性的大小順序均為：進(jìn)水限氮＞進(jìn)水限磷＞進(jìn)水正常。7.進(jìn)水中限氮或限磷時(shí)，污泥與膜之間的疏水相互作用增強(qiáng)，加速了污