积累的铝盐对膜生物反应器内污泥性能的影响及调控研究

发布时间：2020-05-24 23:27

【摘要】：作为一种混凝剂,聚合氯化铝(PAC)通常会被投加到膜生物反应器(MBR)内用于化学除磷和膜污染控制,但是由于膜组件的高效截留性能,大量的铝盐会在MBR内累积,其对MBR内污泥性能的影响很少受到学者们的关注。本文探究了在厌氧-好氧膜生物反应器(A/O-MBR)内累积的铝盐对污泥活性、污泥形态、菌群结构的影响及作用机制,提出了两种减缓铝盐累积负面影响的策略并探讨了其可行性。在A/O-MBR内持续投加PAC(28.3 mg/L)进行化学除磷,污泥中铝盐含量也持续上升。当污泥表面的铝元素质量百分比达到14.2%时,反应器对氨氮、磷酸盐、化学需氧量(COD)去除率均保持在80%以上。但是,污泥中氨氧化菌(AOB)、亚硝酸盐氧化菌(NOB)活性和污泥比耗氧速率(SOUR)分别下降了82.1%、79.8%和46.4%,而且反应器的生物除磷能力几乎丧失。此外,污泥的絮体结构变得更加分散密实,污泥粒径显著减小,胞外聚合物(EPS)中蛋白质含量明显下降。铝盐的累积对菌群结构也造成了显著的影响,Aridibacter属相对丰度的持续增加可能是保证反应器仍能稳定运行的主要原因。研究了污泥SOUR和铝盐累积量之间的关系,结果表明污泥受抑制程度与铝盐积累量呈正相关。比较两个相同A/O-MBR在不同SRT(15 d和30 d)条件下的运行情况,结果发现两个反应器的污染物去除率并无显著差异,但是短的SRT有利于控制污泥中铝盐的累积速率。第54 d,污泥中的铝元素质量百分比分别达到16.7%(SRT,30 d)和13.2%(SRT,15 d);污泥中AOB活性分别下降了10.94%和4.43%,以及NOB活性分别下降了22.99%和18.25%;相反,污泥的反硝化活性和吸磷效果显著增强。因此,通过控制较短的SRT是可以减缓铝盐的累积对污泥硝化活性的抑制,但是也需要考虑膜污染的控制问题。在A/O-MBR内投加悬浮填料作为生物挂膜载体,研究PAC的持续投加对生物膜A/O-MBR工艺处理效能的影响。结果表明累积的铝盐可以促进悬浮污泥EPS含量的提升,从而使得生物膜量上升了17.5%。同时,累积的铝盐促进了Nitrospira属在生物膜上的富集,使得生物载体的AOB和NOB活性分别增长了42.9%和65.9%。因此,向MBR内投加悬浮填料建立生物膜-膜生物系统,可以消除积累的铝盐对污泥硝化作用产生的负面影响。
【图文】：

工艺流程图,工艺流程图,工艺

常用的一体化污水处理设备主要以厌氧好氧工艺(A/O)、序批式活性污泥法(SBR)工艺以及 MBR 工艺为核心。郑航宇[4]分析总结了上述三种农村污水处理工艺存在的优缺点，具体见表 1.2。其中，以 MBR 为主体的一体化处理装置由于其结构紧凑、占地面积小、负荷高等优点而被广泛应用，，同时国内外学者也对该工艺做了不同程度的探索。针对一体化处理设备占地面积大，氮磷污染物去除效果差的缺点，研究者们提出了许多以 MBR 为主体的一体化组合工艺，A/O-MBR 便是其中处理效果较好的工艺之一。1.2A/O-MBR 工艺原理及技术优势1.2.1A/O-MBR 工艺原理A/O-MBR 是将传统的活性污泥处理工艺 A/O 工艺与现代膜分离技术相结合的新型污水处理工艺，即在 A/O 工艺中加入膜组件，用膜组件代替 A/O 工艺中的二沉池来实现固液分离，工艺简图见图 1.1。

装置图,装置图,超滤膜技术

图 2.1A/O-MBR 装置图Fig 2.1 Schematic diagram of the A/O-MBR表 2.1 浸没式膜组件的性能参数Table 2.1 Performance parameters of submerged membrane module膜参数膜信息生产厂家杭州超滤膜技术有限公司膜材料聚偏氟乙烯膜组件构型束状中空纤维膜运行方式外压式膜孔径 0.1-0.2 μm膜壁厚 40-50 μm设计膜通量 15 L/m2/h
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X703

【参考文献】