操作條件對(duì)缺氧-好氧膜生物反應(yīng)器中胞外聚合物及膜污染的影響研究.pdf

1、缺氧/好氧膜生物反應(yīng)器(A/O-MBR)因其出水水質(zhì)好、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越多地在分散式污水處理和中水回用中得到應(yīng)用，然而膜污染的存在阻礙了A/O-MBR系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展。近年來(lái)，大量研究表明，微生物產(chǎn)生的胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances，EPS)是導(dǎo)致膜污染的一個(gè)重要因素。而A/O-MBR系統(tǒng)的操作參數(shù)會(huì)在一定程度上影響EPS的數(shù)量和組成比例，進(jìn)而對(duì)膜污染程度產(chǎn)生作用。因此，研究操作參數(shù)

2、對(duì)EPS和膜污染的影響對(duì)于深入探討膜污染機(jī)理、尋求有效的膜污染控制措施具有重要意義。
　　 曝氣強(qiáng)度和污泥濃度是影響A/O-MBR的重要操作參數(shù)，為探討操作條件對(duì)EPS和膜污染的影響，本研究主要考察了不同曝氣強(qiáng)度(分別為2m3/h、3m3/h和5m3/h)和不同污泥濃度（分別為3000mg/L、5000mg/L、7000mg/L、9000mg/L）下A/O-MBR系統(tǒng)運(yùn)行效果，以及系統(tǒng)中EPS濃度變化和膜污染情況，并探討了EPS

3、變化與膜污染之間的相關(guān)關(guān)系，主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　 首先考察了不同曝氣強(qiáng)度下A/O-MBR系統(tǒng)運(yùn)行效果，結(jié)果表明:當(dāng)曝氣強(qiáng)度為3m3/h時(shí)，系統(tǒng)處理效果最佳，COD、NH3-N、TN和TP的平均去除率分別為96.9％、95.9％、77.5％和35.9％。不同曝氣強(qiáng)度下，取系統(tǒng)好氧段活性污泥混合液，測(cè)定了其中溶解態(tài)EPS(S-EPS)和結(jié)合態(tài)EPS(B-EPS)含量的變化，試驗(yàn)結(jié)果表明:S-EPS含量隨著曝氣強(qiáng)度的增加而增加;不

4、同曝氣強(qiáng)度下S-EPS中p/c的時(shí)間平均值分別為2.14、1.64和1.45，并隨著曝氣強(qiáng)度的增加而降低;B-EPS含量隨著曝氣強(qiáng)度的增強(qiáng)先增加后減小;B-EPS中p/c的時(shí)間平均值由大到小的順序?yàn)?工況二＞工況三＞工況一。同時(shí)，在各工況末期，取膜面附著污泥考察了其中S-EPS和B-EPS含量的變化情況，結(jié)果表明:膜面污泥EPS總量隨著曝氣強(qiáng)度的增大先升高后降低，當(dāng)曝氣強(qiáng)度為3m3/h時(shí)，膜面污泥EPS總量達(dá)到最大值，2122.8mg/

5、m2;其中，B-EPS的量與膜面污泥EPS總量呈現(xiàn)相同的先增大后減小的趨勢(shì)，而S-EPS的量隨著曝氣強(qiáng)度的增大而減小;S-EPS更易受到曝氣強(qiáng)度的影響，在總EPS中所占的比例分別為21.7％，12.8％和10.8％。同時(shí)，本文還考察了不同曝氣強(qiáng)度下系統(tǒng)TMP隨時(shí)間變化情況，各工況運(yùn)行最終TMP分別為25.7kPa、22.13kPa和17.67kPa。在上述試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，利用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS分析探討了EPS與膜污染速率的相關(guān)關(guān)系，結(jié)果

6、表明:混合液S-EPS中p/c與平均膜污染速率呈現(xiàn)良好的相關(guān)性，兩者之間的皮爾遜相關(guān)系數(shù)為0.955;混合液B-EPS各組分含量及其p/c與膜污染速率的相關(guān)性較差，皮爾遜相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值均小于0.8;膜面污泥EPS各部分p/c比其含量與各工況最終TMP的相關(guān)性更強(qiáng)，S-EPS中p/c、B-EPS中p/c和總EPS中p/c與TMP的相關(guān)系數(shù)分別為0.746、0.385和0.574，而總EPS與TMP的相關(guān)系數(shù)僅為0.091。另外，本文還考察

7、了混合液EPS和膜面污泥EPS各部分蛋白質(zhì)/多糖(p/c)之間的關(guān)系，結(jié)果表明:膜面污泥中S-EPS的p/c隨混合液中S-EPS的p/c的增加而增加，而膜面污泥B-EPS變化趨勢(shì)恰恰相反，隨著混合液中B-EPS的p/c的增加而減小。兩者之間存在較好的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)分別為0.998和-0.790。
　　 同樣地，本文考察了不同污泥濃度下A/O-MBR系統(tǒng)運(yùn)行效果，結(jié)果表明:當(dāng)污泥濃度為5000mg/L時(shí)，系統(tǒng)處理效果最佳，COD

8、、NH3-N、TN和TP的平均去除率分別為98.2％、95.0％、75.9％和33.8％。不同污泥濃度下，取系統(tǒng)好氧段活性污泥混合液，測(cè)定了其中S-EPS和B-EPS含量的變化，試驗(yàn)結(jié)果表明:隨著污泥濃度的升高，S-EPS濃度先減小后增加;不同污泥濃度下S-EPS中p/c相差不大，當(dāng)污泥濃度為3000～7000mg/L時(shí)，S-EPS中p/c隨著污泥濃度的增加而略有提高，但變化不大，p/c的時(shí)間平均值均在1.5左右。而當(dāng)污泥濃度為9000

9、mg/L時(shí)，S-EPS中p/c急劇升高，其時(shí)間平均值為1.81;B-EPS含量隨污泥濃度增加而升高;隨著污泥濃度的增加，B-EPS中p/c有微弱的提高。同時(shí)，在各工況末期，取下膜面附著污泥考察了其中S-EPS和B-EPS含量的變化，試驗(yàn)結(jié)果表明:膜面EPS總量隨著污泥濃度的增加而增加。本文還考察了不同污泥濃度下系統(tǒng)TMP隨時(shí)間變化情況，各工況運(yùn)行最終TMP分別為20kPa、21.6kPa、23.4kPa和30kPa。在以上試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)