膜生物反应器中胞外聚合物合成的影响因素

2007年05月沈阳建筑大学学报(自然科学版)May2007第23卷第3期JournalofShenyangJianzhuUniversity(NaturalScience)Vo1．23，No．3文章编号：1671—2021(2007)03—0493一O3膜生物反应器中胞外聚合物合成的影响因素周伟伟，傅金祥，由昆，李敬宝，琚冉，王业翔2(1．沈阳建筑大学市政与环境工程学院，辽宁沈阳110168；2．山东十方圆通环保有限公司，山东济南250101)摘要：目的研究膜生物反应器中胞外聚合物(ExtracellularPolymericSubstances，EPS)合成的影响因素，为膜生物反应器的良好运行提供理论基础和实验依据．方法采用动态实验装置(膜生物反应器)，通过对BOD、MLSS等的检测，研究污泥负荷、pH和DO对胞外聚合物合成的影响．结果研究发现污泥负荷对胞外聚合物合成的影响显著，污泥负荷宜控制在0．6BOD—kg／(MLSSkg·d)．pH对EPS合成影响次之，pH宜为7．1．DO对EPS合成影响最小，DO宜控制在2．1mg／L．结论污泥负荷降低有利于EPS的合成，这支持了低负荷下微生物发生自溶的现象。溶解氧质量浓度升高和pH值偏碱时亦有利于EPS的合成．关键词：MBR；EPS；污泥负荷；DO；pH中图分类号：X703文献标识码：A膜生物反应器(MBR)是由膜分离技术与传统生物处理技术相结合而形成的一种新型高效水处理技术uJ．MBR的膜污染主要是由EPS引起的．EPS主要成份为多糖，蛋白质．EPS对传统生物单元的影响是有利的．由于微生物所产生的聚合物的黏性性质，颗粒能被截留并与聚合物形成整体[2-3】，生物聚合物可以构成一种空间三维间质使絮体维持完整[引，从而有利于更好的生物降解．而与此同时EPS对膜分离单元却是不利的．膜的微生物污染，由于EPS的黏性作用，会引起越来越多微生物积聚，从而产生更大膜污染．研究显示在传统活性污泥法中随着污泥负荷的减少，溶解氧的增多，EPS的量有所增加．EPS合成的最佳pH为中性或偏碱性，过酸过碱都不好【5】．笔者从污泥负荷，DO和pH值等方面对膜生物反应器中EPS合成的影响进行探讨．检测中以多糖质量浓度和蛋白质质量浓度来衡量EPS的质量浓度．1实验材料与方法1．1膜材料膜组件为聚偏氟乙烯中空纤维帘式膜，膜孔径0．2m，纤维内径0．5mm，外径0．8mm，膜面积1m2．1．2实验装置本实验采用一体式膜生物反应器工艺，试验装置见图1．其中，膜反应器为矩形有机玻璃柱，截面0．30m×0．20m，有效水深0．75m．反应器水面与出水之间的高差为膜出水提供驱动力，实际最大操作压力为0．1MPa．水力停留时间控制为9h，出水流速为0．005m3／h．出水图1实验装置图收稿日期：2006—10—2O基金项目：国家中小企业技术创新基金项目(06c2621200105)；沈阳建筑大学省级重点实验室开放基金(}玎一200604)作者简介：周伟伟(1983一)，女，硕士研究生，主要从事水处理理论与技术研究．维普资讯http://www.cqvip.com沈阳建筑大学学报(自然科学版)第23卷1．3原水水质原水为模拟生活污水，水质情况介绍如下：进水水质pH为6．3～8．5，水温为常温，COD为60～500mg／I，氨氮为0．8～25mg／L，TN为10～50mg／L．本实验所用的模拟生活污水，由工业葡萄糖、氯化铵、磷酸二氢钾、七水硫酸镁、氯化钙、碳酸氢钠等配制而成．1．4分析项目及方法BOD：空气压差法(TF一1A型生化培养箱)；MLSS：DGB／20—002台式干燥箱，电热恒温水浴锅；pH值：pHS一29A型酸度计；EPS提取：磁力搅拌阳离子交换树脂法；蛋白质浓度测定：紫外吸收法；多糖浓度测定：苯酚硫酸法；DO：滴定法．2实验结果与分析2．1污泥负荷对EPS合成的影响实验结果见图2．当污泥负荷由0．14BOD●、矮■0．140．380．570．731．3O1．331．421．66污泥负荷／(BODkg·MLSSk8。。·d-I)图2质量浓度随污泥负荷变化曲线kg／(MLSSkg·d)提升到1．66BODkg／(MLSSkg·d)时，蛋白质质量浓度由1．49g／L降到0．9g／L，减少约40％，与此同时多糖质量浓度从3g／L降到1．2g／L，减少约60％．在污泥负荷为0．14BODkg／(MLSSkg·d)时蛋白质质量浓度与多糖质量浓度比值为0．5，在污泥负荷为0．57BODkg／(MLSSkg·d)时，比值为2．43，在污泥负荷为1．66BODkg／(MLSSkg·d)时，比值又变成了0．75．说明EPS的主要成分随着污泥负荷的不同而不同．随着负荷的降低，微生物具有较慢的生长速率和较高的内源代谢水平，大量的细胞发生