有毒物質(zhì)對(duì)MBR中微生物胞外聚合物形成及其膜污染的影響研究.pdf

1、膜生物反應(yīng)器(MernbraneBioreactor,MBR)具有很多傳統(tǒng)污水處理方法無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，而膜污染一直是制約MBR廣泛應(yīng)用的一項(xiàng)重要因素。盡管微生物產(chǎn)生的胞外聚合物（ExtracellularPolymericSubstances，EPS）是活性污泥絮體的核心，它的存在對(duì)污水處理效果起著至關(guān)重要的作用，但EPS也被認(rèn)為是膜污染的最主要因素。隨著工業(yè)廢水在市政污水中所占的比重不斷提高，全面深入地研究在工業(yè)廢水脅迫下EPS的形成

2、和作用機(jī)制變得越來(lái)越迫切，這將為MBR更好地應(yīng)用于工業(yè)廢水的處理提供重要的理論依據(jù)。本課題主要研究不同控制條件下，EPS的產(chǎn)量、組分構(gòu)成與形貌特征及其對(duì)膜污染的影響規(guī)律。同時(shí)對(duì)EPS的生態(tài)學(xué)作用及其機(jī)理進(jìn)行探究。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下：
　　 以功能樹(shù)脂耦合MBR技術(shù)處理人工合成苯酚廢水為研究體系，探討3個(gè)平行運(yùn)行的反應(yīng)器：MBR1（未添加樹(shù)脂，為對(duì)照體系）、MBR2（添加了2g/L樹(shù)脂）、MBR3（添加了4g/L樹(shù)脂）中EPS

3、的產(chǎn)量、分子量分布及其組成的變化規(guī)律，同時(shí)研究不同反應(yīng)器中5種不同膜的污染狀況。結(jié)果表明，MBR2中EPS的產(chǎn)量相對(duì)較少。當(dāng)有機(jī)負(fù)荷率OLR由1.0增加到3.0kgCODm-3day-1，MBR1、MBR2、MBR3的EPS平均產(chǎn)量分別由81.2、72.9、75.2mg/g增加到123.21、95.4、169.1mg/g。P/C值由0.52、0.70、0.45變化為0.47、0.45、0.23，多糖比重有所增大。隨著樹(shù)脂加量的增加，減少

4、了EPS中的大分子產(chǎn)物的產(chǎn)生，三個(gè)體系中EPS的MW＞100kDa的比重依次為16.7％、6.8%和2.2%。在膜結(jié)垢速率上，隨著樹(shù)脂加量的增大，膜結(jié)垢過(guò)程變慢。30天內(nèi)MBR1、MBR2、MBR3的總垢平均值分別為：6.065、2.922、1.937g/m2，不可逆垢平均值分別為：103、66、52mg/m2。
　　 同時(shí)測(cè)定了體系中微生物群落的特征。測(cè)定指標(biāo)有：SOUR、SCOD-UR、SVI、粒徑分布。結(jié)果顯示：當(dāng)有機(jī)負(fù)荷

5、OLR由1.0增加到3.0kgCODm-3day-1，MBR1、MBR2、MBR3的SOUR平均值由29.5、34.9、27.4分別變化為9.1、22.9、12.5mgO2gVSS-1h-1，SCOD-UR由84.3、101.2、93.7依次降低到44.8、79.2、48.8mgCODgVSS-1h-1。SOUR和SCOD-UR之間具有良好的線性相關(guān)性。污泥體積指數(shù)SVI平均值則由40.9、47.4、42.6變化為37.7、46.0、3

6、0.8mL/g?？梢?jiàn)加入適量功能樹(shù)脂后減緩了苯酚對(duì)微生物的脅迫，保證了微生物群落活性，使MBR中活性污泥能持續(xù)穩(wěn)定地運(yùn)行。三個(gè)體系污泥的平均粒徑的規(guī)律是Mz3＜Mz1＜Mz2，說(shuō)明適量的樹(shù)脂可以促進(jìn)污泥顆粒化。
　　 當(dāng)在苯酚、銅離子的協(xié)同脅迫下，探討了5個(gè)平行運(yùn)行的MBR(編號(hào)從A至E)中EPS的產(chǎn)量、分子量分布及其組成的變化規(guī)律；同時(shí)對(duì)比分析了不同反應(yīng)器中2種不同性質(zhì)的膜的污染狀況。苯酚濃度固定為115mg/L，隨著銅離子濃

7、度的增大，從EPS產(chǎn)生量上看，A-E5個(gè)反應(yīng)器中單位重量活性污泥產(chǎn)生的EPS總量分別為7.00、10.18、9.61、4.28和6.06mg/gMLSS。當(dāng)銅離子濃度較低時(shí)會(huì)刺激微生物產(chǎn)生更多的EPS，但銅離子濃度過(guò)大會(huì)導(dǎo)致大量微生物直接死亡。銅離子的加入促進(jìn)了EPS中大分子組分的形成。EPS中多糖的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于蛋白質(zhì)的含量；P/C分別為0.2031、0.1443、0.1449、0.1889和0.2180，顯然當(dāng)銅離子濃度較高時(shí)，EPS

8、中蛋白質(zhì)的比重會(huì)顯著的增加。在膜結(jié)垢方面，A-E體系中，體系B中PES和MCE膜上總垢最少，不可逆垢也較小。PES膜的污染程度低于MCE膜，PES膜上不可逆垢中的蛋白質(zhì)含量高而多糖含量少。
　　 同時(shí)測(cè)定了體系A(chǔ)-E中提取的EPS對(duì)02.-和·OH的清除效果，以此比較了EPS的抗氧化性能。結(jié)果表明：加銅后第一天1mgEPS對(duì)02.-猝滅的平均值分別為2.7009、12527、5.2220、3.1663和6.4368μgSOD。前

9、3天內(nèi)，1mgEPS對(duì)02.-猝滅平均值分別為2.7666、2.3790、4.0443、3.8309和5.5196pgSOD。第50d及第70d，未加銅體系的EPS對(duì)02.-的清除能力沒(méi)有改變；而加銅后的EPS對(duì)02.-的清除能力隨著時(shí)間的延長(zhǎng)呈顯著的下降趨勢(shì)。第一天，1mgEPS對(duì)·OH清除的平均值分別為2.3355、0.2516、1.1864、2.4064及1.9146mgVc。前3天的平均值分別為1.2851、0.2071、1.5