有毒物質對MBR中微生物胞外聚合物形成及其膜污染的影響研究.pdf

1、膜生物反應器(MernbraneBioreactor,MBR)具有很多傳統(tǒng)污水處理方法無法比擬的優(yōu)點，而膜污染一直是制約MBR廣泛應用的一項重要因素。盡管微生物產生的胞外聚合物（ExtracellularPolymericSubstances，EPS）是活性污泥絮體的核心，它的存在對污水處理效果起著至關重要的作用，但EPS也被認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、和作用機制變得越來越迫切，這將為MBR更好地應用于工業(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的產量、組分構成與形貌特征及其對膜污染的影響規(guī)律。同時對EPS的生態(tài)學作用及其機理進行探究。主要研究內容及結果如下：
　　 以功能樹脂耦合MBR技術處理人工合成苯酚廢水為研究體系，探討3個平行運行的反應器：MBR1（未添加樹脂，為對照體系）、MBR2（添加了2g/L樹脂）、MBR3（添加了4g/L樹脂）中EPS

3、的產量、分子量分布及其組成的變化規(guī)律，同時研究不同反應器中5種不同膜的污染狀況。結果表明，MBR2中EPS的產量相對較少。當有機負荷率OLR由1.0增加到3.0kgCODm-3day-1，MBR1、MBR2、MBR3的EPS平均產量分別由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。隨著樹脂加量的增加，減少

4、了EPS中的大分子產物的產生，三個體系中EPS的MW＞100kDa的比重依次為16.7％、6.8%和2.2%。在膜結垢速率上，隨著樹脂加量的增大，膜結垢過程變慢。30天內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。
　　 同時測定了體系中微生物群落的特征。測定指標有：SOUR、SCOD-UR、SVI、粒徑分布。結果顯示：當有機負荷

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?？梢娂尤脒m量功能樹脂后減緩了苯酚對微生物的脅迫，保證了微生物群落活性，使MBR中活性污泥能持續(xù)穩(wěn)定地運行。三個體系污泥的平均粒徑的規(guī)律是Mz3＜Mz1＜Mz2，說明適量的樹脂可以促進污泥顆粒化。
　　 當在苯酚、銅離子的協(xié)同脅迫下，探討了5個平行運行的MBR(編號從A至E)中EPS的產量、分子量分布及其組成的變化規(guī)律；同時對比分析了不同反應器中2種不同性質的膜的污染狀況。苯酚濃度固定為115mg/L，隨著銅離子濃

7、度的增大，從EPS產生量上看，A-E5個反應器中單位重量活性污泥產生的EPS總量分別為7.00、10.18、9.61、4.28和6.06mg/gMLSS。當銅離子濃度較低時會刺激微生物產生更多的EPS，但銅離子濃度過大會導致大量微生物直接死亡。銅離子的加入促進了EPS中大分子組分的形成。EPS中多糖的含量遠遠大于蛋白質的含量；P/C分別為0.2031、0.1443、0.1449、0.1889和0.2180，顯然當銅離子濃度較高時，EPS

8、中蛋白質的比重會顯著的增加。在膜結垢方面，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含量高而多糖含量少。
　　 同時測定了體系A-E中提取的EPS對02.-和·OH的清除效果，以此比較了EPS的抗氧化性能。結果表明：加銅后第一天1mgEPS對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，1mgEPS對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02.-的清除能力沒有改變；而加銅后的EPS對02.-的清除能力隨著時間的延長呈顯著的下降趨勢。第一天，1mgEPS對·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