復(fù)合式膜生物反應(yīng)器的EPS分布特性及膜污染控制原理.pdf

1、論文為國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目和重大國際合作項(xiàng)目的部分研究內(nèi)容，采用復(fù)合式膜生物反應(yīng)器(HMBR)進(jìn)行城市生活污水處理的實(shí)驗(yàn)研究，重點(diǎn)研究了反應(yīng)器的EPS分布特性及膜污染控制原理。與常規(guī)膜生物反應(yīng)器(CMBR)相比，HMBR借助于活性污泥中懸浮生長的微生物和載體表面生物膜中附著生長的微生物的綜合作用，體現(xiàn)出了良好的膜污染控制能力。論文的主要工作及成果如下：
　　 1.通過HMBR和CMBR的對比試驗(yàn)，研究了生物載體投加對污染物去

2、除的強(qiáng)化作用。結(jié)果表明，對有機(jī)物而言，HMBR的COD和BOD5去除率分別為94.2％和98.5％，比cMBR均提高了3.8％；對營養(yǎng)物質(zhì)而言，HMBR的NH4+N、TN和TP去除率分別為97.2％、51％和81.5％，比CMBR分別提高了4.2％、13.7％和1.7％，說明HMBR顯著提高了反應(yīng)器的反硝化效能；HMBR對濁度的去除率與CMBR基本相同，但對色度的去除率比CMBR提高了8.2％；生物載體投加后總體生物量的增加和生物膜中附

3、著生長微生物的作用是HMBR污染物去除效率提高的主要原因。
　　 2.比較了HMBR和CMBR的膜阻力變化情況。結(jié)果表明，生物載體投加后隨著生物膜的形成和成熟，化學(xué)清洗后一個周期內(nèi)跨膜壓差(TMP)的增長速度明顯減慢。與生物載體投加前TMP增長到20kPa的運(yùn)行時間57天相比，生物載體投加后TMP增長到20 Kpa的運(yùn)行時間延長到了92天，而下一個周期運(yùn)行140天之后TMP僅增長到16kPa，說明HMBR有效地控制了膜污染，大幅

4、度地延長了膜的過濾周期。
　　 3.分析比較了HMBR和CMBR的胞外多聚物(EPS)分布特性。結(jié)果表明，在溶解性EPS(S-EPS)、松散附著性EPS(LB-EPS)和緊密附著性EPS(TB-EPS)這3種胞外多聚物中，無論采用哪種提取劑進(jìn)行提取，TB-EPS都是EPS的主要成分，占EPS總量的比例均在60％以上，而S-EPS和LB-EPS所占的比例差別不大。HMBR能夠有效去除S-EPS和LB-EPS，二者的含量均比CMBR

5、的條件下降低了42％左右；TB-EPS含量也有所降低，但降低幅度僅在2％左右。
　　 4.分析了附著性EPS(B-EPS，包括LB-EPS和TB-EPS)和S-EPS含量對膜阻力的影響。對于B—EPS，發(fā)現(xiàn)其含量直接影響反應(yīng)器中活性污泥的物理性質(zhì)，即隨著B-EPS含量的降低，污泥的絮凝性和沉淀性提高，粒徑增大，絮體結(jié)構(gòu)趨于密實(shí)。與TB-EPS相比，LB-EPS含量對污泥物理性質(zhì)的影響更為明顯。經(jīng)過相同運(yùn)行時間后對HMBR和CMB

6、R的濾餅層阻力Rc進(jìn)行的測定結(jié)果表明，前者僅為后者的43％。由此推斷，通過對B-EPS的去除以改善活性污泥的物理性質(zhì)，進(jìn)而減緩濾餅層阻力的增長速度是HMBR有效控制膜污染的重要原因。對于S-EPS，可認(rèn)為在HMBR運(yùn)行條件下其含量的降低對濾餅層阻力的影響不大，而主要是減緩了膜孔阻力島的增長速度(經(jīng)過相同運(yùn)行時間后HMBR膜孔阻力的實(shí)測結(jié)果為CMBR的56％)，這是HMBR有效控制膜污染的另一個重要原因。
　　 5.對HMBR和C

7、MBR膜阻力的構(gòu)成情況進(jìn)行了實(shí)測分析，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過一定時間運(yùn)行后濾餅層阻力Rc比膜孔阻力Rp高一個數(shù)量級，而Rp與膜固有阻力Rm處于同一數(shù)量級，說明Rc是影響跨膜壓差TMP變化的主要因素。為此，建立了HMBR和CMBR的濾餅層阻力模型，并運(yùn)用該模型對反應(yīng)器中TMP的變化規(guī)律進(jìn)行了模擬計(jì)算，結(jié)果表明：在忽略Rm和Rn的情況下，運(yùn)行初期階段TMP的計(jì)算值低于實(shí)測值，說明此時膜固有阻力和膜孔阻力對TMP變化的影響較大;運(yùn)行中期階段TMP的計(jì)算值與