MBR工艺混合液特性及其对膜污染的影响研究

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1、中文摘要作为一种新型高效的水处理技术，MBR已成为目前研究和应用的热点之一。然而，膜污染是当前限制MBR广泛应用的一个主要障碍。本文以一体式中空纤维膜生物反应器为研究对象，主要考察了污泥龄(SRT)和丝状菌对MBR工艺混合液特性的影响，并研究了混合液特性对膜污染的影响机理，同时对MBR工艺的调控技术进行了探讨，这对MBR工艺膜污染的有效控制具有重要理论和实用价值。本文的研究内容主要包括以下几方面：研究了污泥龄对EPS总量、TB和LB含量及其中蛋白质和多糖比例的影响。研究结果表明，随污泥龄的延长，混合液EPS总量增加，TB和LB中蛋白质与多糖比例发生变化，这改变了细菌表面电荷，增大了

2、细菌表面亲水基和疏水基的比例，使细菌存在状态由不稳定型(R型)向稳定型(S型)转变，降低了混合液Zeta电位，同时使SVI值增大。采用SPSS软件对膜的主要污染因子进行了统计分析，其相关系数分别为：Zeta电位(％=．0．818)、上清液悬浮固体SSs浓度(砀=0．853)、相对疏水性(rp=0．832)。研究了MBR工艺在不同SRT条件下的微生物特性及膜出水水质，提出了预测MBR工艺污泥浓度的模型，并对SRT的控制提出了理论依据。MBR中微型动物群落结构随SRT的延长，呈现了规律性变化，对MBR的运行有指示作用。本文以Langmuir理论和Darcy定律为基础，从理论上证实了浓度

3、极化阻力与凝胶层阻力是同一性质的力并通过Langmuir关系式统一起来，推导了微滤膜过滤阻力的数学模型。采用2个平行运行的反应器研究了进水限氮和限磷对MBR工艺处理效果及丝状菌膨胀的影响。进水限氮时MBR处理效果明显降低，丝状菌的生长丰度指数增加。丝状菌型污泥膨胀使混合液和膜表面的疏水性都增加，Zeta电位降低，加速了污染物在膜表面的沉积和吸附，从而造成严重的膜污染。研究发现上清液悬浮固体浓度SSs、混合液Zeta电位、相对疏水性是造成膜污染主要因子，采用控制SRT、投加活性炭及间歇出水的操作方式能有效地控制膜污染。关键词：膜生物反应器(MBR)；膜污染；污泥龄；胞外聚合物(EPS

4、)；微生物特性；统计分析ABSTRACTMBR，asanewhighlyeffectivewatertreatmenttechnology，hasattractedtheincreasingattentionsoftheresearchers．However，amajorobstacletothewideapplicationofMBRisthemembranefouling．Thispaper，usingthesubmergedhollow—fiberMBR，mainlyinvestigatedtheeffectsofsludgeage(i．e．sludgeretentionti

5、me，SRT)andfilamentousbacteriaonmixedliquorcharacteristics，andtheeffectsofmixedliquoronmembranefoulingmechanism．Meanwhile，theregulativetechnologyofMBRisalsodiscussed．Theresearchhassignificanceinitstheoryandapplicationforeffectiveeontrolofmembranefouling．ThemainresearchworkofthispaperiSasfollows

6、：TheeffectsofSRTontheextracellularpolymericsubstances(EPS)，theconcentrationoftightlyboundEPS(TB)andlooselyboundEPS(LB)andtheratiosofproteinandpolysaccharideinTBandLBhavebeeninvestigated．TheresultsshowedthatthetotalEPSincreasedandtheratiosofproteinandpolysaccharideintightlyboundEPS(TB)andloosel

7、yboundEPS(LB)changedwiththeextensionofSRT，whichinfluencedthesurfacechargeofbacteria，increasedtheproportionofhydrophilicitybaseandhydrophobicitybaseonthesurfaceofbacteria，changedtheexistencestateofbacteriafromtheinstable(Rtype)tothestabl