MFC-MBR耦合系統(tǒng)內(nèi)膜污染及EPS特性研究.pdf

1、膜生物反應(yīng)器(MBR)與傳統(tǒng)工藝相比較具有機物去除率高、污泥產(chǎn)率低、出水水質(zhì)優(yōu)良等優(yōu)勢,但是在實際運行過程中其膜組件很容易受到非生物性或生物性物質(zhì)的污染,這也成為影響MBR廣泛推廣與應(yīng)用的瓶頸問題。
　　為了在一定程度上解決以上問題,本實驗將膜生物反應(yīng)器與以剩余污泥為底物的微生物燃料電池結(jié)合建立了能夠有效控制膜污染的MFC-MBR耦合系統(tǒng),將MBR產(chǎn)生的剩余污泥通入MFC(微生物燃料電池),污泥經(jīng)MFC處理五天后再回流至MBR反應(yīng)

2、器中由此實現(xiàn)MFC與MBR系統(tǒng)的耦合,本研究以傳統(tǒng)MBR作為對照系統(tǒng),考察了MFC-MBR耦合系統(tǒng)中TMP變化情況、EPS(胞外聚合物)特性的變化以及膜表面與膜孔污染狀況,為深入探究MFC耦合對MBR膜污染影響機理提供一定的理論依據(jù)。
　　傳統(tǒng)MBR和MFC-MBR耦合系統(tǒng)在相同恒定通量情況下穩(wěn)定運行了92天,兩系統(tǒng)均運行了兩個周期,在第二周期中,傳統(tǒng)MBR在運行35天后TMP達到30KPa,而MFC-MBR耦合系統(tǒng)則在第47天才

3、達到30KPa,說明MFC污泥回流能在一定程度上減緩MBR膜污染的速率。
　　對兩系統(tǒng)中污染后的膜進行阻力分析發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)MBR相比MFC-MBR系統(tǒng)膜孔堵塞及不可逆污染阻力的平均增長速率由2.57×1010m-1d-1降低到了1.04×1010m-1d-1。觀察發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)MBR系統(tǒng)膜表面污染層比MFC-MBR系統(tǒng)膜污染層更加厚實致密,并且膜表面粗糙度大大高于后者,說明MFC污泥回流有效地抑制了膜表面與膜孔堵塞及不可逆污染的形成。

4、r>　　MFC污泥回流對MBR中TB-EPS的濃度和組成沒有顯著地影響,但是使MBR中S-EPS濃度升高1.8mg/L,LB-EPS濃度降低5.5mg/(g?MLSS),同時S-EPS和LB-EPS中p/c均有所降低,這說明MFC污泥回流能降低MBR中導(dǎo)致膜污染的主要物質(zhì),這也是MFC回流能減緩MBR膜污染的主要原因之一。
　　與傳統(tǒng)MBR相比,在MFC-MBR耦合系統(tǒng)中LB-EPS和TB-EPS的有機物平均分子量均有所增加。此外

5、通過紅外光譜分析發(fā)現(xiàn),MFC-MBR系統(tǒng)中LB-EPS、膜表面泥餅層和膜孔污染物的蛋白質(zhì)和多糖的吸收峰強度均低于傳統(tǒng)MBR。
　　在三維熒光光譜分析中發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)MBR系統(tǒng)相比較MFC-MBR系統(tǒng)中TB-EPS的各熒光峰強度略有升高而S-EPS的各熒光峰強度略有降低,LB-EPS中的色氨酸類蛋白質(zhì)、酪氨酸類蛋白質(zhì)以及腐植酸的熒光峰則有很大程度的降低,同時高激發(fā)波長色氨酸類蛋白質(zhì)熒光峰發(fā)生紅移,而酪氨酸類蛋白質(zhì)和腐植酸發(fā)生藍移現(xiàn)象,這