收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

有毒物质对MBR中微生物胞外聚合物形成及其膜污染的影响研究

洪莉萍  
【摘要】:膜生物反应器(Membrane Bioreactor, MBR)具有很多传统污水处理方法无法比拟的优点,而膜污染一直是制约MBR广泛应用的一项重要因素。尽管微生物产生的胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances, EPS)是活性污泥絮体的核心,它的存在对污水处理效果起着至关重要的作用,但EPS也被认为是膜污染的最主要因素。随着工业废水在市政污水中所占的比重不断提高,全面深入地研究在工业废水胁迫下EPS的形成和作用机制变得越来越迫切,这将为MBR更好地应用于工业废水的处理提供重要的理论依据。本课题主要研究不同控制条件下,EPS的产量、组分构成与形貌特征及其对膜污染的影响规律。同时对EPS的生态学作用及其机理进行探究。主要研究内容及结果如下: 以功能树脂耦合MBR技术处理人工合成苯酚废水为研究体系,探讨3个平行运行的反应器:MBR1(未添加树脂,为对照体系)、MBR2(添加了2g/L树脂)、MBR3(添加了4g/g树脂)中EPS的产量、分子量分布及其组成的变化规律,同时研究不同反应器中5种不同膜的污染状况。结果表明,MBR2中EPS的产量相对较少。当有机负荷率OLR由1.0增加到3.0kgCODm-3day-1,MBR1、MBR2、MBR3的EPS平均产量分别由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变化为0.47、0.45、0.23,多糖比重有所增大。随着树脂加量的增加,减少了EPS中的大分子产物的产生,三个体系中EPS的MW100kDa的比重依次为16.7%、6.8%和2.2%。在膜结垢速率上,随着树脂加量的增大,膜结垢过程变慢。30天内MBR1、MBR2、MBR3的总垢平均值分别为:6.065、2.922、1.937g/m2,不可逆垢平均值分别为:103、66、52mg/m2。 同时测定了体系中微生物群落的特征。测定指标有:SOUR、SCOD-UR、SVI、粒径分布。结果显示:当有机负荷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分别变化为9.1、22.9、12.5mgO_2gVSS~(-1)h~(-1),SCOD-UR由84.3、101.2、93.7依次降低到44.8、79.2、48.8mgCODgVSS~(-1)h~(-1)。SOUR和SCOD-UR之间具有良好的线性相关性。污泥体积指数SVI平均值则由40.9、47.4、42.6变化为37.7、46.0、30.8mL/g。可见加入适量功能树脂后减缓了苯酚对微生物的胁迫,保证了微生物群落活性,使MBR中活性污泥能持续稳定地运行。三个体系污泥的平均粒径的规律是M_z3M_z1M_z2,说明适量的树脂可以促进污泥颗粒化。 当在苯酚-铜离子的协同胁迫下,探讨了5个平行运行的MBR(编号从A至E)中EPS的产量、分子量分布及其组成的变化规律;同时对比分析了不同反应器中2种不同性质的膜的污染状况。苯酚浓度固定为115mg/L,随着铜离子浓度的增大,从EPS产生量上看,A-E5个反应器中单位重量活性污泥产生的EPS总量分别为7.00、10.18、9.61、4.28和6.06mg/gMLSS。当铜离子浓度较低时会刺激微生物产生更多的EPS,但铜离子浓度过大会导致大量微生物直接死亡。铜离子的加入促进了EPS中大分子组分的形成。EPS中多糖的含量远远大于蛋白质的含量;P/C分别为0.2031、0.1443、0.1449、0.1889和0.2180,显然当铜离子浓度较高时,EPS中蛋白质的比重会显著的增加。在膜结垢方面,A-E体系中,体系B中PES和MCE膜上总垢最少,不可逆垢也较小。PES膜的污染程度低于MCE膜,PES膜上不可逆垢中的蛋白质含量高而多糖含量少。 同时测定了体系A-E中提取的EPS对O_2.-和·OH的清除效果,以此比较了EPS的抗氧化性能。结果表明:加铜后第一天1mgEPS对O_2.-猝灭的平均值分别为2.7009、1.2527、5.2220、3.1663和6.4368μgSOD。前3天内,1mgEPS对O_2.-猝灭平均值分别为2.7666、2.3790、4.0443、3.8309和5.5196μgSOD。第50d及第70d,未加铜体系的EPS对O_2.-的清除能力没有改变;而加铜后的EPS对O_2.-的清除能力随着时间的延长呈显著的下降趋势。第一天,1mgEPS对·OH清除的平均值分别为2.3355、0.2516、1.1864、2.4064及1.9146mgVc。前3天的平均值分别为1.2851、0.2071、1.5963、1.4767及2.4206mgVc。第50天及第70天,仅含苯酚体系的EPS对·OH无清除能力;而加铜体系EPS对·OH均有清除能力,但值很小,一般仅为前3天平均值的2~10%。此结果表明不同体系中微生物产生的EPS具有独自的抗氧化特性,在阻止氧化损伤方面发挥重要的作用。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 葛利云;邓欢欢;王红武;马鲁铭;支霞辉;;铁内电解与短程硝化反硝化SBR工艺耦合对胞外聚合物的影响[J];工业水处理;2007年07期
2 胡志中;廖梦霞;李栋婵;郭亚飞;邓天龙;;浸矿微生物胞外聚合物研究进展[J];资源开发与市场;2010年02期
3 康春莉,董德明,李忠华,李鱼,花修艺,郭平;EDTA萃取法分离自然水体中生物膜胞外聚合物[J];东北师大学报(自然科学版);2003年02期
4 李绍峰;王雪芹;王宏杰;崔崇威;董文艺;;阳离子树脂法提取活性污泥胞外聚合物的研究[J];环境污染治理技术与设备;2006年11期
5 张凤君;王顺义;邓锡斌;赵芝清;沙娜;王鹤;;胞外聚合物对膜生物反应器运行性能的影响[J];吉林大学学报(地球科学版);2006年S1期
6 张宝良;王宝辉;田禹;郑蕾;孙德智;马楠;;温度对活性污泥胞外聚合物组分的影响研究[J];哈尔滨工业大学学报;2007年08期
7 田卫东;;三种方法提取活性污泥胞外聚合物的比较[J];节能技术;2009年02期
8 郑蕾;田禹;孙德智;马楠;;活性污泥胞外聚合物提取方法研究[J];环境污染治理技术与设备;2006年11期
9 康春莉;高红杰;隋海清;郭平;赵宇侠;董德明;;自然水体生物膜优势菌种胞外聚合物对Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附规律[J];环境保护科学;2007年05期
10 王远红;张红波;罗世田;刘巍峰;赵二丽;;胞外聚合物对水中Cd(Ⅱ)的吸附性能研究[J];环境工程学报;2010年10期
11 康春莉,郭晶,郭平,赵宇侠,董德明;自然水体生物膜有机组分对Pb~(2+)的吸附特性及其影响因素[J];高等学校化学学报;2005年11期
12 潘响亮,王建龙,张道勇,王凡;硫酸盐还原菌混合菌群胞外聚合物对Zn~(2+)的吸附和机理[J];环境科学研究;2005年06期
13 臧倩,孙宝盛,张海丰,齐庚申;胞外聚合物对一体式膜生物反应器过滤特性的影响[J];天津工业大学学报;2005年05期
14 张楠;周琪;;膜生物反应器中好氧颗粒污泥的形成及其性质[J];重庆建筑大学学报;2005年06期
15 李延军;李秀芬;华兆哲;刘和;陈坚;;好氧颗粒污泥胞外聚合物的产生及其分布[J];环境化学;2006年04期
16 杜伟;孙宝盛;吕英;;胞外聚合物对Cu~(2+)、Cr~(3+)和Ni~(2+)的吸附性能研究[J];中国给水排水;2007年13期
17 龙向宇;龙腾锐;唐然;李金印;罗太忠;;阳离子交换树脂提取活性污泥胞外聚合物的研究[J];中国给水排水;2008年03期
18 王利;温建康;刘美林;;胞外聚合物对金属硫化矿的生物作用[J];金属矿山;2008年11期
19 吴成泽;刘永军;杜于蛟;刘强;;复合式膜生物反应器泥饼层中EPS含量及其与膜污染的关系[J];中国科技论文在线;2009年05期
20 张丽娜;李靖梅;李秀芬;陈坚;堵国成;;MBR中胞外聚合物累积对污泥性质的影响[J];环境化学;2009年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 Anna Lundqvist;Stefan Bertilsson;Willem Goedkoop;张义超;周霞萍;;胞外聚合物和腐殖质对毒死蜱于摇蚊属生物利用率的影响[A];2010中国腐植酸行业低碳经济交流大会暨第九届全国绿色环保肥料(农药)新技术、新产品交流会论文集[C];2010年
2 邬卓颖;郭峰;叶成松;张胜华;于鑫;;管网生物膜菌株胞外聚合物的提取和分析方法比较[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
3 王朝华;陆现彩;陆建军;徐兆文;;微生物胞外聚合物(EPS)影响黄铁矿溶解作用的实验研究[A];中国矿物岩石地球化学学会第12届学术年会论文集[C];2009年
4 康福星;朱东强;;微生物胞外聚合物(EPS)对二硝基苯的还原及作用机制[A];中国化学会第28届学术年会第2分会场摘要集[C];2012年
5 曹秀芹;赵自玲;;胞外聚合物(EPS)构成的影响因素分析[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2010年
6 胡春香;刘永定;Berit Smestad Paulsen;;荒漠藻固沙能力与其胞外聚合物的关系[A];中国藻类学会第十一次学术讨论会论文摘要集[C];2001年
7 赵长容;邓欢欢;马美萍;葛利云;王红武;;活性污泥胞外聚合物提取方法的研究[A];第五届全国环境化学大会摘要集[C];2009年
8 葛利云;邓欢欢;王红武;赵长容;马美萍;;废水生物处理中铁铜离子对胞外聚合物的影响[A];第五届全国环境化学大会摘要集[C];2009年
9 葛利云;王红武;马鲁铭;支霞辉;;一种新型电解生物耦合工艺对胞外聚合物的影响[A];中国化学会第八届水处理化学大会暨学术研讨会论文集[C];2006年
10 陈兰周;刘永定;宋立荣;;盐胁迫对微鞘藻胞外聚合物和糖类代谢的影响[A];中国藻类学会第十一次学术讨论会论文摘要集[C];2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 曹占平;MBR工艺混合液特性及其对膜污染的影响研究[D];天津大学;2009年
2 银玉容;烟曲霉胞外聚合物与水中重金属Cu~(2+)Cd~(2+)和Pb~(2+)的相互作用及机理[D];华南理工大学;2012年
3 张寿通;金属膜生物反应器废水处理技术[D];大连理工大学;2006年
4 郑蕾;活性污泥胞外聚合物吸附重金属效能与机制研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
5 王芬;超声破解对污泥特性的影响机制与零剩余污泥排放工艺研究[D];天津大学;2006年
6 黄理辉;催化铁内电解法预处理印染废水及后继生物处理工艺的研究[D];同济大学;2006年
7 王暄;厌氧—好氧SBR中颗粒污泥胞内储存及脱氮除磷特性[D];天津大学;2005年
8 葛利云;催化铁法与生物法耦合中胞内外聚合物的研究[D];同济大学;2007年
9 刘晓猛;微生物聚集体的相互作用及形成机制[D];中国科学技术大学;2008年
10 田宝义;超滤膜处理滦河水工艺研究[D];西安建筑科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 洪莉萍;有毒物质对MBR中微生物胞外聚合物形成及其膜污染的影响研究[D];苏州大学;2012年
2 陈双双;膜生物反应器中EPS的生成状况及膜污染分析[D];山东建筑大学;2011年
3 魏行;胞外聚合物在细菌吸附铜离子中的作用及机理研究[D];华中农业大学;2011年
4 杨敏;微生物胞外聚合物的生成及其对树脂特性的影响研究[D];昆明理工大学;2012年
5 刘纳;新型超滤膜水处理性能及膜污染规律研究[D];华北水利水电学院;2011年
6 钟代立;A.f菌胞外聚合物表面性质随培养基质和时间的演变研究[D];中南大学;2011年
7 戴立峰;中试A/O-MBR处理市政污水的试验研究[D];天津大学;2010年
8 延崇建;MBR+蠕虫床耦合系统内SMP及EPS特性的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
9 王亮;白腐真菌胞外聚合物的产量、组分及其对菌体吸附铅的机理研究[D];湖南大学;2011年
10 倪正;活性污泥胞外聚合物提取条件优化及对Pb~(2+)吸附性能和机理的研究[D];安徽工程大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前4条
1 周凯波;巧觅“神针”治毒泥[N];湖南日报;2010年
2 ;把河东农村建成农民的幸福乐园[N];运城日报;2011年
3 吴文彪 王平;民建宁夏回族自治区委建议 建立残留地膜回收机制[N];人民政协报;2010年
4 本报见习记者 赵娜;农村环保工作怎么保障?[N];中国环境报;2011年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978