基于MFC电场强化的MBR膜污染控制

2015年12月CIESCJournalDecember2015第66卷第12期化工学报Vol.66No.12基于MFC电场强化的MBR膜污染控制毕芳华1,2，贾辉1,2，王捷1,2，张成众2，乔龙胜1,2（1天津工业大学分离膜与膜过程省部共建国家重点实验室，天津300387；2天津工业大学环境与化学工程学院，天津300387）摘要：将膜生物反应器（MBR）与微生物燃料电池（MFC）相结合，设计了一种MFC-MBR耦合工艺。对不同运行条件下MFC电场对MBR运行的影响与常规MBR（CMBR）工艺进行了对比。结果表明：以污水为基质的MFC产生的生物弱电场能有效控制膜污染速率，抑制不可逆污染。在不同污泥浓度下，MFC电场对于控制松散胞外聚合物（LB-EPS）中多糖类小分子污染物具有明显的优势，但对紧密胞外聚合物（TB-EPS）的控制并不明显。附加电场后，污泥zeta电位的绝对值分别降低2.7、7.1和4.1mV，并促进了丝状菌的生长，使污泥絮凝性增强，污泥粒径变大。关键词：MBR；MFC；膜污染；胞外聚合物；絮凝DOI：10.11949/j.issn.0438-1157.20150995中图分类号：X703.1文献标志码：A文章编号：0438—1157（2015）12—5103—08MembranefoulingcontrolenhancedbyelectricfieldgeneratedbymicrobialfuelcellBIFanghua1,2,JIAHui1,2,WANGJie1,2,ZHANGChengzhong2,QIAOLongsheng1,2(1StateKeyLaboratoryofSeparationMembranes&MembraneProcesses,TianjinPolytechnicUniversity,Tianjin300387,Tianjin,China;2SchoolofEnvironmentalandChemicalEngineering,TianjinPolytechnicUniversity,Tianjin300387,Tianjin,China)Abstract:Anovelmicrobialfuelcell(MFC)–membranebioreactor(MBR)integratedprocesswasdesignedbasedonthecombinationofMBRandMFCforthemembranefoulingcontrolconductedbytheelectricfieldgeneratedfromMFCinwastewatertreatment.TheperformancesoftheintegratedprocessunderdifferentoperationalconditionswereinvestigatedandcomparedwithconventionalMBR.TheresultsshowedthattheelectricfieldgeneratedbyMFCwasconductivetomitigatemembranefoulingandprolongmembranefiltrationintervalbycontrollingthegrowthofirreversiblefoulingresistanceinthemembranefiltration.TheelectricfieldhadasignificantadvantageonthesuppressionofcarbohydrateofsmallformulaweightinLB-EPSundervariousMLSS,whilecomparedwithLB-EPS,theconcentrationofTB-EPShadnosignificantlychange.Underappendingelectricfield,theabsolutevalueofzetapotentialwasdecreasedby2.7,7.1and4.1mV,respectively,thegrowthoffilamentousbacteriawaspromoted,andthelargersludgeparticlesweregeneratedthroughtheimprovedflocaggregation.2015-06-26收到初稿，2015-08-24收到修改稿。联系人：贾辉。第一作者：毕芳华（1987—），女，硕士研究生。基金项目：国家自然科学基金项目（51578375，51378349）；长江学者和创新团队发展计划资助（IRT13084）；天津市科技兴海项目（KJXH2012-5）。Received