缺氧/好氧膜生物反应器的处理性能及膜污染因素研究

摘要

膜生物反应器(MBR)是由膜分离技术与生物处理部分相组合的新型反应器系统，具有活性污泥浓度高，出水水质好，工艺流程短等优点。但膜污染的存在，制约了MBR的进一步发展。许多研究表明胞外聚合物(EPS)是影响膜污染的重要因素。
　　 本课题首先进行活性污泥的培养驯化，载体挂膜，然后研究了不同水力停留时间、不同进水负荷、不同溶解氧浓度条件下，A/O膜生物反应器对COD、氨氮、总氮的处理效果；并同时研究了不同进水负荷与不同溶解氧浓度下，EPS各组分含量变化及其对膜污染的影响；在此基础上研究了不同溶解氧浓度下活性污泥微生物种群的变化情况。主要结论如下：
　　 通过活性污泥培养驯化26天后，有机物的去除率在85％以上，污泥的浓度在3700mg/L左右，SV在30％左右，并且均维持稳定，确定此时污泥驯化完成。
　　 水力停留时间为5h时，A/O膜生物反应器对COD、氨氮、总氮的平均去除率分别为93.1％、92.7％、64.9％；进水COD负荷是0.3kgCOD/(kgMLSS·d)，氨氮负荷是0.025kgNH4+-N/(kgMLSS·d)时，COD、氨氮、总氮的平均去除率分别为95.7％、94.5％、69.7％；溶解氧浓度为3mg/L时，COD、氨氮、总氮的平均去除率分别为95.2％、94.1％、71.6％。水力停留时间为5h，进水COD负荷0.3kgCOD/(kgMLSS·d)，氨氮负荷0.025kgNH4+-N/(kgMLSS·d)，溶解氧浓度为3mg/L是最优操作条件。
　　 随着进水负荷的提高，EPS及其各组分的含量降低，膜污染速率也随之减慢；随着溶解氧浓度的增加，EPS及各组分的含量都是先减少后有所增加，膜污染速率趋势与之一致，也是先下降后上升。EPS及其各组分都是膜污染的影响因素。EPS各组分的主要成分多糖含量多于蛋白质含量，随着多糖与蛋白质含量的增加都会加剧膜污染，但是蛋白质对膜污染的影响较大。
　　 根据DGGE图谱分析，溶解氧浓度为3mg/L，6mg/L时，微生物群落的丰富度高于溶解氧浓度为1mg/L时。溶解氧浓度为3mg/L与6mg/L时的微生物群落结构相似性较高。溶解氧浓度是影响微生物种群结构的一个重要因子。当溶解氧浓度为3mg/L时，微生物群落丰富度较高，有机物的处理效果最好，EPS含量低，膜污染速率最慢。