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MBR中微生物聚合物与膜污染关系研究

纪磊  
【摘要】:膜生物反应器(MBR)具有许多优点,但膜污染一直是其广泛应用的一个主要障碍。据报道,活性污泥的胞外聚合物(EPS)是一种重要的膜污染因素。但多数研究集中于EPS的数量对膜污染的影响。分析污泥组成和膜污染的关系,对于深入探究膜污染的机理,很有必要。 因此,本论文分别考察了在浸没式MBR的长期运行中,曝气量和进水组成这两个参数对污泥混合液中以及膜表面上的微生物聚合物的数量和组成的影响,对污泥有关特性的影响,以及对膜污染的影响。其中微生物聚合物包括溶解态EPS、结合态EPS和污泥絮体中的总多聚物;其数量用所含的蛋白质和多糖的数量之和表示,组成用蛋白质和多糖的数量之比表示,简称为p/c。 在第3章中,考察了曝气量对MBR中微生物聚合物的数量和组成以及对膜污染的影响。3个MBR在8L/(m~2·h)的恒定膜通量下,并列运行了170d。3个MBR的曝气量分别为120、80和40L/h,并保持其它参数相同。主要实验结果及结论如下所述。 (1) 曝气量对MBR的处理效果具有重要影响。曝气量增加时,上清液的COD增加,膜出水的COD减小。而上清液和膜出水的NH_3-N浓度均随着曝气量的增加而减小。 (2) 曝气量对污泥混合液中的溶解态EPS、结合态EPS和絮体总多聚物(絮体总多聚物指的是结合态EPS与微生物细胞内的聚合物之和)的数量和组成具有重要影响。 ① 对于同一曝气量不同时间的情况,结果表明:溶解态EPS随时间的延长先积累、后降解;结合态EPS和絮体中总多聚物的数量随时间的变化幅度都较小。而微生物聚合物的p/c较为稳定,总体上随时间的延长略有下降。 ② 对于同一时间不同曝气量的情况,结果表明:总体上看,随着曝气量的增加,溶解态EPS的数量增大而其p/c却减小;但是,对于结合态EPS和絮体中总多聚物来说,其数量以及p/c总体上都随着曝气量的增加而减小。 (3) 膜上附着的微生物聚合物的组成取决于污泥混和液中的相应组成和膜表面的疏水性二者的复合影响。 (4) 随着操作周期数的增加,膜表面的疏水性和膜的不可逆污染阻力都在逐渐增加;同时,膜上附着的微生物聚合物的p/c总体上也随着操作周期数的增加而增加。结果表明,膜表面的疏水性与膜对蛋白质的选择性吸附之间,存在着相互促进的关系;这两者之间的相互促进,同时也导致了膜的不可逆污染阻力随时间的逐渐累积。 (5) 曝气量对膜污染速率具有重要影响。在170d的操作过程中,3个MBR的操作周期数分别为3、5和8,随曝气量的减小而增大。


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