MBR中污泥EPS变化及其对反应器运行的影响

论文摘要

膜生物反应器(MBR)将活性污泥工艺与膜分离工艺相结合,与传统活性污泥工艺相比具有占地面积小、污泥产率低等优点,是近几年来受到普遍重视的新型生物反应器。然而膜污染和高昂的投资费用是影响膜生物反应器进一步推广应用的主要因素。本课题采用浸没式MBR处理城市污水,通过收集自2006年5月启动调试至2007年10月近一年半的运行数据,系统研究了污泥胞外聚合物(EPS)的提取方法、在反应器内的变化特征以及对MBR运行的影响。首先,采用七种方法(热、酸、碱处理等)提取MBR中污泥EPS,研究了这些方法对于污泥EPS的最佳提取条件。在针对MBR中活性污泥EPS的提取方面,综合考虑提取总量、细胞破坏程度以及操作的难易度, EDTA二钠和热提取是最简便有效的两种提取方法。其次,在取样数据的基础上应用克里格插值的方法对数据进行空间插值,并结合Surfer 8.0软件将结果直观地显示出来,具体结论如下:在水平面中,长度方向上EPS总量以及作为主要成份的多糖和蛋白质分布均呈两头高中间低的形式,宽度方向上EPS则呈现出中间高,向两边逐渐递减的趋势,之后在稍远离膜组件的地方又有所回升。在竖直面中,EPS浓度随着深度的增加呈递减的趋势。再次,以稳定运行的试验数据为基础研究了曝气强度、有机负荷和SRT与污泥EPS变化的关系以及污泥EPS对污泥沉降性能的影响。同时发现,膜生物反应器中溶解性EPS的积累会对污泥的MLVSS/MLSS和脱氢酶活性产生不利影响,抑制微生物代谢活性。微生物代谢产物是混合液上清液和出水中的有机污染物中的重要组成部分。最后,通过运行数据从膜的生物污染角度解释了曝气强度、污泥浓度和有机负荷对于微滤膜污染速率的影响,从而得出了减缓膜的生物污染的最佳工况范围。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 城市污水及污水回用技术
• 1.1.1 城市污水的性质
• 1.1.2 城市污水的特点
• 1.1.3 城市污水回用
• 1.2 膜生物反应器（MBR）
• 1.2.1 膜生物反应器的原理及优缺点
• 1.2.2 膜生物反应器的分类
• 1.2.3 膜生物反应器在废水处理中的应用研究
• 1.3 膜生物反应器中的膜污染问题
• 1.3.1 膜污染机理
• 1.3.2 膜污染的数学模型
• 1.3.3 膜污染的影响因素
• 1.3.4 膜污染的控制措施
• 1.4 胞外聚合物（EPS）
• 1.4.1 EPS 的产生、组成和作用
• 1.4.2 EPS 的提取
• 1.4.3 影响EPS 组成的因素
• 1.4.4 EPS 对污泥性质的影响
• 1.4.5 EPS 对膜污染的影响
• 1.5 本试验研究的内容和目的
• 第二章 MBR 中EPS 的提取方法
• 2.1 进水水质及试验装置
• 2.1.1 进水水质与回用标准
• 2.1.2 试验装置
• 2.1.3 膜组件的选择
• 2.2 主要分析项目及测定方法
• 2.2.1 测定方法
• 2.2.2 EPS 的提取方法
• 2.3 克里格插值及Sufer 8.0
• 2.3.1 克里格插值
• 2.3.2 Sufer 8.0
• 2.4 EPS 的提取方法
• 2.5 提取试验的结果
• 2.5.1 离心提取
• 2.5.2 EDTA 二钠提取
• 2.5.3 热提取
• 2.5.4 碱提取
• 2.5.5 其它提取方法
• 2.6 小结
• 第三章 MBR 中EPS 的空间分布
• 3.1 试验装置及方法
• 3.1.1 试验装置
• 3.1.2 试验取点及测试方法
• 3.1.3 空间插值分析
• 3.2 试验结果及分析
• 3.2.1 对污染物的去除效果
• 3.2.2 反应器中EPS 的组成及含量
• 3.2.3 水平面上的试验结果
• 3.2.4 水平面空间数据分析
• 3.2.5 垂直面上的试验结果
• 3.3 小结
• 第四章 MBR 运行过程中EPS 的变化及其对污泥特性的影响
• 4.1 反应器的启动
• 4.2 MBR 运行的试验结果
• 4.2.1 色度、嗅味以及浊度的去除效果
• Cr 的去除效果'>4.2.2 COD_Cr的去除效果
• 3-N 的去除效果'>4.2.3 NH₃-N 的去除效果
• 4.2.4 其它参数的去除效果
• 4.3 影响EPS 的主要因素
• 4.3.1 污水的性质
• 4.3.2 曝气强度
• 4.3.3 有机负荷
• 4.3.4 污泥停留时间（SRT）
• 4.3.5 pH 值
• 4.4 EPS 对污泥特性的影响
• 4.4.1 疏水性和表面电荷
• 4.4.2 沉降性能
• 4.4.3 脱水性质
• 4.4.4 重金属吸附性能
• 4.5 小结
• 第五章 EPS 对MBR 处理效果及膜污染的影响
• 5.1 溶解性EPS（SMP）的形成机制
• 5.1.1 与基质利用和微生物生长相关型
• 5.1.2 与微生物衰亡相关型
• 5.1.3 与环境相关型
• 5.2 溶解性EPS 对MBR 处理效果的影响
• 5.2.1 溶解性EPS 在MBR 中的累积
• 5.2.2 溶解性EPS 对出水水质的影响
• 5.3 EPS 对MBR 中膜污染的影响
• 5.3.1 EPS 对MBR 中微滤膜的影响
• 5.3.2 运行过程中对膜污染的影响
• 5.4 运行过程中微生物种群的变化
• 5.5 小结
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢