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第*’卷第’期’(年’月环!!境!!科!!学+,-./0,1+,23456.+,6+-7;B*’$,7B’=@CB$’(2-影响OX\污泥混合液特性及膜污染研究李绍峰$高元’‘深圳职业技术学院建筑与环境工程系$深圳!)&())’’‘东北农业大学资源与环境学院$哈尔滨!)((*(#摘要!通过对比试验考察了投加V36对1T/污泥混合液特性的影响$拟合+V5与泥饼层阻力2M和51V与膜孔堵塞阻力2O的关系$并在此基础上进一步探讨了V36减缓膜污染的原因B结果表明$投加V36可以降低混合液黏度$增大污泥粒径$减缓过膜压力的增加’混合液+V5含量(污泥比阻与2M具有很好的相关性$V36的投加降低了+V5含量$减小污泥比阻$减缓2M增加速度$减轻膜污染’2O随上清液中51V浓度增大呈指数增加$V36的投加降低了51V浓度$从而减缓了2O的增长速度’两反应器运行过程中$2M和2O逐渐增大$但2MP2R’%‘*’hj%*‘%h#始终大于2OP2R$‘&#hj*)‘*’h#$说明2M是膜污染的主要因素$投加V36对控制2M的作用大于对2O的减缓作用B关键词!膜生物反应器’粉末活性炭’相对分子质量分布’污泥比阻’膜污染中图分类号!_$()!文献标识码!3!文章编号!(’)(D**(’(#(’D()(&D($收稿日期#’((D(D’%’修订日期#’((D(*D’%基金项目#广东省自然科学基金项目($((#(*#作者简介#李绍峰#$’j#$男$博士$教授$主要研究方向为水污染控制及污水资源化技术$+DFGA;!N7;S@’&K%*‘M7F/11%7)+12+I*%&%*7)’HF)%*-F&3+(+()0%4#*9%O’^%*Z’_#+&-0F&F7)%&’,)’7,F(*O%63&F(%8+#4’(9+1OX\4.5:G7DR@8U$Z30YG8’‘W@OGL9F@897RTA;?A8Uv+8SAL78F@89G;+8UA8@@LA8U$5:@8c:@8V7;9@M:8AM.8N9A99@$5:@8c:@8)&())$6:A8G’’‘5M:77;7R/@N7LM@v+8SAL78F@89$,7L9:@GN93ULAM;9LG;X8AS@LNA9$\GLCA8)((*($6:A8G#3,)&F7)!+RR@M97R?7NA8UO7Q?@LGM9ASG9@?MGLC78V36#789:@M:GLGM9@LAN9AMN7R9:@N;?U@FAJ@?;Ad7LA8F@FCLG8@CA7L@GM97L1T/#QGNA8S@N9AUG9@?COGLG;;@;9@N9NB38?9:@L@GN789:G9V36FA9AUG9@?F@FCLG8@R7;A8UQGNG;N7@JO;7L@?B2:@L@N;9NN:7Q@?9:G9V36M7;??@ML@GN@FAJ9L@SANM7NA9G8?A8ML@GN@N;?U@OGL9AM;@NAc@$Q:AM:;@?97;@NN9LG8NDF@FCLG8@OL@NNL@?@S@;7OA8UB+J9LGM@;;;GLO7;F@LNCN9G8M@N+V5#M789@89$N;?U@NO@MARAML@NAN9G8M@G8?MGI@;G@LL@NAN9G8M@2M#:G?GU77?M7LL@;G9A78B3??A8UV36M7;??@ML@GN@+V5M78M@89LG9A78$N;?U@NO@MARAML@NAN9G8M@G8?9:@8N;7Q?7Q89:@A8ML@GN@7R2M$Q:AM:FA9AUG9@?F@FCLG8@R7;A8UB1@FCLG8@O7L@C;7MIA8UL@NAN9G8M@2O#A8ML@GN@?@JO78@89AG;;QA9:A8ML@GNA8U7R9:@N7;C;@FAML7CAG;OL7?M9N51V#M78M@89LG9A78A89:@NO@L8G9G89BW7NA8UV36L@?M@?9:@51VM78M@89LG9A78G8?N;7Q@??7Q89:@UL7Q9:LG9@7R2O$Q:AM:QGN:@;OR;97FA9AUG9A8UF@FCLG8@R7;A8UB2MG8?2OA8ML@GN@?G;78UQA9:9:@7O@LG9A787R1T/NG8?2MP2R’%‘*’hD%*‘%h#QGNG;QGNUL@G9@L9:G82OP2R$‘&#hD*)‘*’h#Q:AM:NUU@N9@?9:@2MQGN9:@FGA8RGM97LA8F@FCLG8@R7;A8UB17L@7S@L$A9QGNG;N7R78?9:G9M789L7;;A8U7R?7NA8UV36782MQGNC@99@L9:G8A9782OBA%GI+&*,!F@FCLG8@CA7L@GM97L1T/#’O7Q?@LGM9ASG9@?MGLC78V36#’?AN9LAC9A787RL@;G9AS@F7;@M;GLFGNN’N;?U@NO@MARAML@NAN9G8M@’F@FCLG8@R7;A8U!!膜污染是膜技术应用中所面临的一个重要问题$它缩短膜的使用寿命$降低膜的处理能力$从而使膜工艺的运行费用增加B因此$膜生物反应器F@FCLG8@CA7L@GM97L$1T/#稳定运行的核心问题之一是膜污染控制+,B由于引起膜污染的物质都来自于混合液$所以混合液的特性对膜污染的影响最重要B研究表明$通过改变混合液的性能来防止膜污染是一条重要且可行的途径+’jE,B1T/中投加粉末活性炭O7Q?@L@?GM9ASG9@?MGLC78$V36#能够提高污染物去除效果并减缓膜污染+),B2NGA等+%,总结1T/中投加V36的优势$指出1T/中的V36可吸附去除对微生物群落有毒害作用的生物性化合物’Z7等+$,研究发现投加V36可以有效减缓过膜压力的增加并减轻膜污染’5G9GQG;AG等+&$#,发现V36的投加抑制了污泥膨胀$提高通量达’*h$延长了清洗周期$大分子物质未受V36投加的影响$多糖与V36结合减小了尼龙膜的污染’V36投加没有改变污泥活性和污泥粒径尺寸$+V5浓度虽无改变$但其中蛋白质P多糖比例随V36投加而变化$并以傅里叶红外光谱研究了污泥官能团与V36的关系B以上研究多集中在污染物去除和通量提高的效果等方面$但对投加V36后如何改变混合液性质进而减缓膜污染的内在机制研究尚存不足B本研究采用对比试验$考察投加V36的1T/中污泥粒径(’期李绍峰等!V36影响1T/污泥混合液特性及膜污染研究黏度(污泥+V5含量(上清液51V相对分子质量分布和比阻等混合液特性变化$在此基础上探讨膜表面滤饼层阻力2M(膜孔堵塞阻力2O与污泥性质关系及对膜污染的贡献等$以期对V36减缓膜污染的原因有进一步的认识$为解决1T/应用中膜污染的瓶颈问题积累知识BJK材料与方法JLJ!试验装置试验为’个反应器进行对照研究$其中号为未投加V36的反应器1T/#$’号为投加V36的反应器V36D1T/#$’号中投加V36的浓度为’UP4$粒径((j)(目B膜生物反应器的有效容积为*(4’聚丙烯中空纤维膜$膜孔径为(‘*F$膜面积(‘’F’P片$反应器内放置)片$每片间距)MF$距反应器底’(MFB膜组件的出水量通过抽吸泵控制(间歇抽吸出水抽吸(FA8$停)FA8#$通过控制出水量保持\/2约为%:$反应器运行过程中不排泥B’组反应器中的接种污泥取自深圳市某污水厂二沉池回流污泥$接种后反应器中污泥初始浓度为’‘)UP4左右B试验采用人工模拟生活污水$以葡萄糖(水溶淀粉(碳酸氢钠作为碳源$氯化铵作为主要氮源$磷酸二氢钾为磷源$以氯化镁(硫酸铁(氯化钙等补充微量元素B’组反应器在整个运行周期内进水水质和运行条件均保持一致BJLN!检测方法污泥比阻!上海江科污泥比阻实验装置’污泥絮体颗粒粒径!美国1AM9L79LGMD5*)((激光粒度仪’相对分子质量分布!1A;;AO7L@&’((型磁力搅拌超滤杯’混合液黏度!W\]D)型涂DE黏度计测定’胞外聚合物+V5提取及测定参考文献+(,$51V提取采用(‘E)*F微滤膜过滤$测定方法同+V5’污泥混合液扫描电镜观察!污泥样品经戊二醛固定(乙醇梯度脱水$临!!!界点干燥(喷金后以扫描电镜5D*(((,$\A9GM:$]GOG8#观察’60W和1455等测定采用标准方法+,BJLM!膜污染分析方法根据膜过滤WGLM公式$膜污染程度可用膜污染阻力来表征!H:-02FA2MA2O#:-02FA2R#式中$H为膜通量F*.F’.N#a’-0为膜两侧的压力差$VG’为渗透液黏度$VG.N’2F为膜固有阻力$Fa’2O为膜孔堵塞阻力$Fa’2M为膜表面滤饼层阻力$Fa’2R为膜污染阻力$2O与2M之和BNK结果与分析NLJ!V36对混合液性质的影响NLJLJ!混合液黏度的比较图表明两反应器污泥混合液的黏度随运行时间延长都呈增大趋势$图’为扫描电镜图片B在很长一段时间内V36D1T/中活性污泥的黏度相对较小B在清洗膜片过程中$可以发现1T/中膜上的泥!!!图JK黏度随运行时间的变化=AUB!-GLAG9A787RSANM7NA9QA9:9:@7O@LG9A787R1T/图NK污泥混合液扫描电镜图片s)(((#=AUB’!5+1AFGU@N7RN;?U@FAJ@?;Ad7Ls)(((##()环!!境!!科!!学*’卷饼有较强的黏性$与膜表面黏附紧密$不易清洗’而V36D1T/中泥饼较硬$黏性较小B图’表明1T/中的污泥混合液黏合紧密$而V36D1T/中污泥略显松散BNLJLN!污泥粒径的比较由图*可知$两反应器污泥平均粒径随运行时图MK污泥粒径随运行时间的变化=AUB*!-GLAG9A787RN;?U@OGL9AM;@NAc@QA9:9:@7O@LG9A787R1T/间的延长不断增大$后期污泥粒径略有减小B其中V36D1T/中的污泥粒径始终大于1T/$研究表明这主要是由炭粒与菌胶团之间的相互作用所致+’,B活性炭的吸附性和微生物的附着性使得混合液中的大量游离细菌(微生物絮体迅速地包围炭颗粒$形成大的絮体$当其它絮体或游离细菌接近时$各自的胞外聚合物不规则地缠绕在一起$从而使絮体进一步凝聚形成一个以炭颗粒为骨架的大絮体$二者的相互作用使含有炭颗粒的大絮体在曝气剪切力下稳定存在B污泥颗粒的大小与膜通量的下降有着密切关系+*,$活性炭的投加引起污泥絮体粒径增大$能够起到减缓膜污染的作用BNLJLM!有机物相对分子质量特征分析图E和图)分别为号(’号反应器上清液中有机物相对分子质量分布B经比较发现’号反应器上清液中有机物相对分子质量各分布区间X-’)E绝对值均小于1T/$表明V36D1T/较1T/能更有效去除反应器中不饱和有机物$且’号反应器中*(((图RKOX\上清液中有机物相对分子质量分布特征=AUBE!WAN9LAC9A787RL@;G9AS@F7;@M;GLFGNNA89:@1T/NO@L8G9G89图QK2-.OX\上清液中有机物相对分子质量分布特征=AUB)!WAN9LAC9A787RL@;G9AS@F7;@M;GLFGNNA89:@V36D1T/NO@L8G9G89()’期李绍峰等!V36影响1T/污泥混合液特性及膜污染研究以下小分子量有机物所占比例明显低于1T/$说明V36D1T/污泥系统对小分子量物质的去除能力较好B整体来看$反应器运行期间$上清液大分子量物质含量逐渐加大$后期趋于稳定$这与51V随运行时间的变化趋势相吻合$表明1T/中确实存在惰性有机物质的积累B图%和图$为号(’号反应器膜出水中有机物相对分子质量分布$表明上清液中相对分子质量大的物质含量远高于膜出水的$而上清液中相对分子质量小的物质绝对含量数据未给出#接近于膜出水中的$说明膜组件对相对分子质量大的物质的截留起到很大作用’两反应器每个相对分子质量区间有机物含量随运行时间延长变化不大$表明膜组件对出水的稳定性做出很大贡献B图!KOX\出水中