不同曝气强度下群体感应淬灭对MBR膜污染的影响

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1、学校代号10532学号S150300371分类号TU991.2密级硕士学位论文不同曝气强度下群体感应淬灭对MBR膜污染的影响学位申请人姓名周建新培养单位环境科学与工程学院导师姓名及职称黄瑾辉教授学科专业环境科学与工程研究方向水污染控制论文提交日期2018年5月21日学校代号：10532学号：S150300371密级：湖南大学硕士学位论文不同曝气强度下群体感应淬灭对MBR膜污染的影响学位申请人姓名：周建新导师姓名及职称：黄瑾辉教授培养单位：环境科学与工程学院专业名称：环境科学与工程论文提交日期：2018年5月21日论文答辩日期：2018年6月3日答辩委员会主席：汤琳教授Effectofquo

2、rumquenchingonmembranebiofoulingofMBRatdifferentaerationintensitiesbyZhouJianxinB.E.(TianjinPolytechnicUniversity)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftherequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinEnvironmentalScienceandEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorHu

3、angJinhuiMay，2018I不同曝气强度下群体感应淬灭对MBR膜污染的影响摘要膜生物反应器（MembraneBioreactor，MBR）是一种由活性污泥法与膜分离技术相结合的新型水处理技术，由于在出水水质、进料液有机负荷、反应器占地等方面拥有独特的优势，已成为目前最有应用前景的废水处理与回用技术之一。然而，MBR的膜污染，特别是生物污染，是限制其发展的最大障碍。膜生物污染是由于膜表面生物膜的形成，导致膜通量显著下降的过程。生物膜的形成与微生物的群体感应（QuorumSensing，QS）过程息息相关，因此通过群体感应淬灭（QuorumQuenching，QQ）干扰群体感应过程，可

4、以抑制生物膜的形成，实现膜生物污染的有效控制。本文以包埋群体感应淬灭菌（Rhodococcussp.BH4）的包菌小球（Cellentrappedbeads，CEBs）作为QQ介质，研究不同曝气强度下群体感应淬灭对MBR膜污染的控制作用。研究通过持续监测MBR的跨膜压差和生物膜胞外聚合物（Extracellularpolymericsubstances，EPS）变化发现，QQ-MBR的跨膜压差增长明显低于常规MBR，并且生物膜中EPS含量也低于常规MBR，以上均证明了群体感应淬灭可以有效地减缓MBR的膜污染。在低、高两种曝气强度（1L/min和2L/min）下，低曝气强度时微生物活性较低，

5、群体感应淬灭性能不稳定，而高曝气强度下，微生物活性较高，对混合液有机质的降解能力增强，在增加了CEBs投加量以后，群体感应淬灭活性稳定。此外，研究发现，群体感应淬灭对EPS的作用集中在TB-EPS（tightlyboundEPS），对SMP（solublemicrobialproduct）、LB-EPS（looselyboundEPS）的影响很小，对多糖和蛋白质的降低量分别为20%和15%。不同的曝气强度下，QQ-MBR和常规MBR的污泥性质和膜污染呈现不同的规律。随着QQ-MBR中EPS含量的降低，高曝气强度下污泥絮体沉降性及稳定性增强，相对疏水性降低，对膜表面的污染趋势减小，而低曝气条

6、件下由于群体感应淬灭性能不稳定，仅对污泥相对疏水性产生影响。低曝气强度下QQ-MBR与高曝气强度下的常规MBR的跨膜压差增长速率相近，这归因于CEBs同时具有微生物淬灭和物理洗擦的双重作用。对使用后的CEBs活性进行检测，结果显示，低曝气强度下CEBs完全失活，而高曝气强度下CEBs仍然含有较高的微生物活性。此外，通过比较混合液有机质含量对群体感应淬灭活性的影响，发现MBR混合液EPS浓度的差异需要足够的有机质来维持，群体感应淬灭作用是通过调控混合液蛋白质的浓度来实现。关键词：膜生物反应器；膜污染；群体感应淬灭；曝气强度；污泥性质II硕士学位论文AbstractMembranebiorea

7、ctor(MBR),anew-typetechnologythatconventionalactivatedsludgemethodwascombinedwithmembraneseparationtechniqueforwatertreatment.Duetotheuniqueadvantagesineffluentquality,organicloadingoffeedwaterandreactorfootprint