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作者：张事华中农业大学

学位级别：硕士

全球范围的水和能源短缺、严格的废水排放标准以及环境保护强调可持续废水处理工艺的需求,MBR表现出独特的优势。MBR工艺具有占地面积小,污泥产量低,比常规活性污泥法更能有效去除污染物等优点。然而,膜污染仍然是MBR广泛应用的主要障... 详细信息

全球范围的水和能源短缺、严格的废水排放标准以及环境保护强调可持续废水处理工艺的需求,MBR表现出独特的优势。MBR工艺具有占地面积小,污泥产量低,比常规活性污泥法更能有效去除污染物等优点。然而,膜污染仍然是MBR广泛应用的主要障碍。本论文通过对比研究的方法,研究粉末活性炭(PAC)的投加量及更新率对长期运行的MBR处理效果及膜污染的影响机制。考察了不同粉末活性炭投加量对膜污染及MBR性能的影响。投加PAC使膜过滤阻力降低9.08%,膜污染速率减小18.3%以上,膜使用周期至少延长1.6倍。PAC的添加降低溶解性微生物产物(SMP)浓度,减缓膜污染,同时蛋白质/多糖比例降低。PAC减少了蛋白质和多糖在膜表面和孔内的吸附和沉积。可逆和不可逆污染阻力与PAC投加浓度有关。投加量为2 g/L时,PAC更有利于膜污染的缓解。研究了PAC更新率对PAC-MBR膜污染和微生物群落的影响。PAC更新对有机物和氮的去除没有影响,而随着PAC更新率的增加,SMP浓度下降,胞外聚合物(EPS)含量增加,SMP含量变化与TMP中污染速率变化一致,较低的EPS浓度能减缓污泥对膜的粘附作用。PAC的更新加剧了SMP中多糖含量的积累,而多糖积累量随着PAC更新率的增大而减少;PAC更新率为1.67%时,SMP中蛋白质含量降低13.4%。EPS中多糖和蛋白质的含量随着PAC更新率的不断增大而增多,并且PAC的更新加大了P/C值,增强了污泥絮凝。污染速率和阻力分析进一步证实了PAC更新能减缓MBR膜污染倾向。分子量分布分析揭示了PAC吸附/生物降解和膜截留对有机物去除的协同作用。FTIR及SEM-EDX分析表明PAC的更新减缓了滤饼层污染,降低了多糖类、蛋白质的浓度,以及缓解了钙磷化合物、硅酸盐和硫酸盐等在膜表面的吸附和沉淀。另外,污泥生长速率与PAC更新率呈正相关(P=0.98)。高通量测序表明由于新鲜PAC的加入使Proteobacteria,Bacteroidetes和Nitrospira的丰度增加,保证了污染物的去除,而由Planctomycetes和Betaproteobacteria引起的膜污染减少。PAC更新率为1.67%,实现了有效的膜污染缓解和优势细菌繁殖的加强。PAC更新能够强化MBR运行效能,是促进MBR应用的一种新型途径。

关键词： MBR 粉末活性炭更新膜污染微生物代谢产物微生物群落

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PAC更新率对PAC-MBR耦合处理效能及污泥特性的影响

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净水技术 2024年第3期43卷 81-91页

作者：张事张忠义鄢琨徐望朋长江勘测规划设计研究有限责任公司湖北武汉430010 长江设计集团有限公司湖北武汉430010 流域水安全保障湖北省重点实验室湖北武汉430010

粉末活性炭(PAC)的定期回收和补充是混合膜生物反应器(PAC-MBR)稳定运行所必需的。研究探索了不同PAC更新率对PAC-MBR中污泥过滤特性和微生物群落的影响,创新性地提出通过PAC更新来提高微生物活性,以达到提高出水效能并减缓膜污染的效... 详细信息

粉末活性炭(PAC)的定期回收和补充是混合膜生物反应器(PAC-MBR)稳定运行所必需的。研究探索了不同PAC更新率对PAC-MBR中污泥过滤特性和微生物群落的影响,创新性地提出通过PAC更新来提高微生物活性,以达到提高出水效能并减缓膜污染的效果。结果表明:PAC更新对CODCr和氮的去除没有显著影响;随着PAC更新率的增加,可溶性微生物产物逐渐降低,胞外聚合物浓度逐渐增加。PAC的更新能够降低MBR系统膜污染,同时提高过滤效率。微生物活性与PAC的更新率呈正相关规律。此外,由高通量测序可知由于添加新鲜的PAC,Proteobacteria(变形菌属)、Bacteroidetes(拟杆菌属)及Nitrospira(硝化螺旋菌属)的丰度增加,保证污染物的去除,同时Proteobacteria及Bacteroidetes造成的膜污染减少。最佳PAC更新率为1.67%,能够有效缓解膜污染并增强优势细菌结构。在推动PAC-MBR广泛应用方面,PAC更新被认为是一种有前景的方法。

关键词：粉末活性炭(PAC) 膜生物反应器粉末活性炭更新膜污染微生物代谢产物微生物群落

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