附加弱生物電場(chǎng)減緩膜生物反應(yīng)器中膜污染的研究.pdf

1、膜生物反應(yīng)器(MBR)以膜組件取代傳統(tǒng)的二沉池，實(shí)現(xiàn)對(duì)泥水徹底分離的同時(shí)，存在膜污染現(xiàn)象。膜污染迫使工程應(yīng)用中對(duì)膜組件進(jìn)行頻繁清洗和定期更換新的組件，增加MBR運(yùn)行成本，限制MBR實(shí)際應(yīng)用。
　　在MBR中附加電場(chǎng)能提高膜通量，抑制膜污染。由于微生物燃料電池(MFC)是一種無需能源輸入、產(chǎn)生清潔電能的新工藝，本文提出以污水MFC產(chǎn)電為基礎(chǔ)將其產(chǎn)生的電場(chǎng)附加在MBR中，形成MFC-MBR耦合工藝，實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的能量回收、提高系統(tǒng)處理效

2、率和抑制膜污染等目的。以常規(guī)MBR為對(duì)照，研究MFC電場(chǎng)對(duì)MBR運(yùn)行影響，結(jié)果如下:
　　(1)變換電場(chǎng)施加方向?qū)BR膜污染的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:附加MFC正電場(chǎng)能有效抑制不可逆污染的增長(zhǎng)。和CMBR相比，其不可逆污染阻力減少23.17％，而反電場(chǎng)不可逆污染阻力增加51.22％。因此MFC-MBR(+)、CMBR和MFC-MBR(-)分別為24天、15天和10天達(dá)到70KPa。MFC-MBR(+)受生物污染程度低，且于清洗;而MFC-

3、MBR(-)生物污染更嚴(yán)重，通量恢復(fù)率比CMBR下降。
　　(2)在確定MFC正電場(chǎng)減緩膜污染的前提下，改變MBR的污泥濃度，研究附加MFC弱生物電場(chǎng)在不同污泥濃度下的膜污染發(fā)展的特征。以CMBR為對(duì)照發(fā)現(xiàn)，MFC-MBR耦合系統(tǒng)在三種污泥濃度下不可逆污染的阻力分別減少23.61％、50.00％和41.30％，MBR的運(yùn)行時(shí)間得到延長(zhǎng)。
　　(3)附加MFC弱生物電場(chǎng)對(duì)于控制多糖小分子量污染物具有明顯的優(yōu)勢(shì)，污泥混合液EPS

4、中多糖分別減少30.13、47.28和26.40 mg/g MLVSS，膜污染物中致密型濾餅層內(nèi)EPS分別減少66.01、61.59、67.92 mg/g MLVSS，有效控制由EPS造成的不可逆污染。電場(chǎng)作用下污泥粒徑由120.226μm分別增加至181.970、238.197和208.917μm，污泥Zeta電位的絕對(duì)值分別降低1.7、7.1和6.1 mV。
　　(4)通過理想模型初步計(jì)算出污染物在MFC電場(chǎng)中受到的靜電排斥力

5、大約為8.3×10-10 N，由于EPS表面帶負(fù)電特征，實(shí)現(xiàn)MFC-MBR減緩膜污染的目的。
　　(5)電場(chǎng)能夠增強(qiáng)污泥的活性，比耗氧速率(SOURcoD)從0.0713增加到0.0841 mg DO/(g MLSS·min)，提高M(jìn)BR的污水處理能力，COD平均去除率由91.58％上升至94.72％，NH3-N平均去除率由90.75％提高到94.06％。
　　總之，MFC-MBR耦合系統(tǒng)以污水為基質(zhì)產(chǎn)電形成的弱生物電場(chǎng)能夠