耦合生物膜系統(tǒng)中生物膜的粘附性能和微生物群落研究.pdf

1、本課題采用由移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器與膜生物反應(yīng)器組成的耦合生物膜反應(yīng)器(Intergrated Moving Bed Biofilm Reactor-Membrane Bioreactor, IMBBR-MBR)處理人工模擬生活廢水，研究了反應(yīng)器對(duì)CODCr和氨氮的去除機(jī)理，反應(yīng)器中的生物膜的粘附性能及其微生物群落。IMBBR-MBR同時(shí)具備移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器(MBBR)和膜生物反應(yīng)器(MBR)的優(yōu)點(diǎn)。
　　本實(shí)驗(yàn)反應(yīng)器的啟動(dòng)運(yùn)行分為

2、兩個(gè)階段:Ⅰ階段，2014年11月19日開(kāi)始啟動(dòng)運(yùn)行81天，該階段主要通過(guò)測(cè)定反應(yīng)器的進(jìn)水、MBBR區(qū)、MBR區(qū)和出水的常規(guī)指標(biāo)（CODCr、氨氮和總磷）研究IMBBR-MBR對(duì)人工模擬生活廢水的處理效果，運(yùn)行狀況和去除機(jī)理;Ⅱ階段，2015年3月16日開(kāi)始啟動(dòng)運(yùn)行51天，該階段主要采用原子力顯微鏡觀測(cè)和高通量測(cè)序的方法研究IMBBR-MBR中的生物膜的粘附性能和微生物群落在運(yùn)行過(guò)程中的動(dòng)態(tài)變化。主要研究結(jié)果如下:
　　IMBBR

3、-MBR采取快速排泥法掛膜，啟動(dòng)時(shí)接種污泥濃度為3500 mg/L，反應(yīng)器前七天采用間歇進(jìn)出水方式運(yùn)行，水力停留時(shí)間為24小時(shí)。加入膜組件后采用連續(xù)進(jìn)出水方式運(yùn)行，水力停留時(shí)間變?yōu)?小時(shí)。系統(tǒng)運(yùn)行期間，每一天采用一臺(tái)DO測(cè)定儀對(duì)反應(yīng)器中MBBR區(qū)域的DO值進(jìn)行自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，儀器連接電腦，詳細(xì)展現(xiàn)了MBBR區(qū)中DO的每時(shí)每刻情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:Ⅰ階段，出水CODCr濃度都低于20 mg/L，有時(shí)甚至低達(dá)1.33 mg/L，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)C

4、ODCr的去除率都大于80％;氨氮出水濃度低于1 mg/L，氨氮的去除率最高可達(dá)99.65％，總磷的去除效率不高在50％左右，大部分CODCr、氨氮都在MBBR區(qū)得以降解去除，而MBR區(qū)起到深度處理的作用，使系統(tǒng)出水水質(zhì)更穩(wěn)定;Ⅱ階段，在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，填料上生物膜表面粗糙度很快增長(zhǎng)到最大值，然后又降低到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定值并一直維持著，通過(guò)原子力顯微鏡測(cè)定生物膜的粘附力，并在同一時(shí)間取樣測(cè)定生物膜的胞外聚合物(EPS)的量。生物膜的胞外聚合

5、物分為緊密型和疏松型，由于胞外聚合物的主要成分是多糖和蛋白質(zhì)，所以分別測(cè)定了緊密型和疏松型EPS中的多糖、蛋白質(zhì)，并且測(cè)定其總有機(jī)碳(TOC)用來(lái)表征EPS。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明EPS與粘附力有正相關(guān)關(guān)聯(lián)，特別是緊密型的多糖和蛋白質(zhì)的總和對(duì)粘附力的影響最大。通過(guò)高通量測(cè)序?qū)ι锬みM(jìn)行微生物種群的跟蹤，發(fā)現(xiàn)在生物膜形成穩(wěn)定過(guò)程的生物多樣性是逐漸減低的，在生物膜成熟穩(wěn)定期Gammaproteobacteria是優(yōu)勢(shì)菌種。
　　綜上所述，本實(shí)驗(yàn)