不同曝气强度下群体感应淬灭对MBR膜污染的影响

发布时间：2020-06-28 10:44

【摘要】：膜生物反应器(Membrane Bioreactor,MBR)是一种由活性污泥法与膜分离技术相结合的新型水处理技术,由于在出水水质、进料液有机负荷、反应器占地等方面拥有独特的优势,已成为目前最有应用前景的废水处理与回用技术之一。然而,MBR的膜污染,特别是生物污染,是限制其发展的最大障碍。膜生物污染是由于膜表面生物膜的形成,导致膜通量显著下降的过程。生物膜的形成与微生物的群体感应(Quorum Sensing,QS)过程息息相关,因此通过群体感应淬灭(Quorum Quenching,QQ)干扰群体感应过程,可以抑制生物膜的形成,实现膜生物污染的有效控制。本文以包埋群体感应淬灭菌(Rhodococcus sp.BH4)的包菌小球(Cell entrapped beads,CEBs)作为QQ介质,研究不同曝气强度下群体感应淬灭对MBR膜污染的控制作用。研究通过持续监测MBR的跨膜压差和生物膜胞外聚合物(Extracellular polymeric substances,EPS)变化发现,QQ-MBR的跨膜压差增长明显低于常规MBR,并且生物膜中EPS含量也低于常规MBR,以上均证明了群体感应淬灭可以有效地减缓MBR的膜污染。在低、高两种曝气强度(1 L/min和2 L/min)下,低曝气强度时微生物活性较低,群体感应淬灭性能不稳定,而高曝气强度下,微生物活性较高,对混合液有机质的降解能力增强,在增加了CEBs投加量以后,群体感应淬灭活性稳定。此外,研究发现,群体感应淬灭对EPS的作用集中在TB-EPS(tightly bound EPS),对SMP(soluble microbial product)、LBEPS(loosely bound EPS)的影响很小,对多糖和蛋白质的降低量分别为20%和15%。不同的曝气强度下,QQ-MBR和常规MBR的污泥性质和膜污染呈现不同的规律。随着QQ-MBR中EPS含量的降低,高曝气强度下污泥絮体沉降性及稳定性增强,相对疏水性降低,对膜表面的污染趋势减小,而低曝气条件下由于群体感应淬灭性能不稳定,仅对污泥相对疏水性产生影响。低曝气强度下QQ-MBR与高曝气强度下的常规MBR的跨膜压差增长速率相近,这归因于CEBs同时具有微生物淬灭和物理洗擦的双重作用。对使用后的CEBs活性进行检测,结果显示,低曝气强度下CEBs完全失活,而高曝气强度下CEBs仍然含有较高的微生物活性。此外,通过比较混合液有机质含量对群体感应淬灭活性的影响,发现MBR混合液EPS浓度的差异需要足够的有机质来维持,群体感应淬灭作用是通过调控混合液蛋白质的浓度来实现。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703
【图文】：

MBR中AHL-QS对生物膜形成过程的调节机制[63]

AHL结构及其酶降解过程

【参考文献】

相关期刊论文 前3条

1 张海丰;于海欢;;基于群体淬灭理论MBR减缓膜污染研究进展[J];硅酸盐通报;2015年03期

2 张海丰;孙明媛;于海欢;;AHL-QS减缓膜生物反应器膜污染研究进展[J];化工进展;2014年05期

3 周小玲;陈建荣;余根英;洪华嫦;金梨娟;陆晓峰;林红军;;膜生物反应器中膜污染机理和控制研究新进展[J];环境科学与技术;2012年10期

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1 于多;群体感应（QS）对MBR膜污染影响分析[D];辽宁大学;2016年

2 孙赛玉;MBR膜污染层胞外多糖性质分析、污染特征及膜污染防治研究[D];江南大学;2008年

本文编号：2732914