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题名	膜生物反应器的污泥特征和膜污染研究
作者	欧阳科
学位类别	博士
答辩日期	2009-05-01
授予单位	中国科学院研究生院
授予地点	北京
导师	刘俊新
关键词	膜生物反应器 污泥特征 膜污染 固体平均停留时间（污泥龄） 微生物代谢产物 membrane bioreactor sludge characteristics membrane fouling sludge retention time(SRT) extracellular polymeric substances(EPS)
其他题名	The sludge characteristics and the membrane fouling in the membrane bioreactor(MBR )
学位专业	环境工程
中文摘要	膜生物反应器（MBR）将生物技术与膜分离技术有机结合，具有占地小、出水水质好、容积负荷高、污泥产率低等优点。但膜污染问题制约了MBR进一步发展和广泛应用。生物固体平均停留时间（污泥龄，SRT）被认为是影响MBR性能和膜污染的重要运行参数，以往的研究对MBR以长SRT或短SRT运行有着不同的建议。本论文对不同SRT条件下MBR的运行状况进行了长期观测，研究SRT对污泥特征、微生物学特性及膜污染的影响，以期为MBR的运行优化提供科学依据。 建立了三套实验室规模的MBR装置，并分别以SRT为10天、40天和不排泥三种工况同步连续运行480天。对比三套MBR的运行效果，COD和NH4+-N去除率都能达到90%，不同的SRT对COD的去除率无显著影响，但对NH4+-N的去除，长SRT优于短SRT，特别是长SRT具有更强的适应进水高NH4-N浓度和抗冲击负荷的能力。 观测和比较了三套MBR装置内污泥特性，随着SRT的增加，污泥浓度明显增加，但VSS/SS值和污泥产率均呈现逐渐降低的趋势。MBR中污泥粒径和污泥粘度的变化均有一定的规律性，随着MBR连续运行时间的延长，各MBR中污泥粒径逐渐减小，在250天之后趋于稳定；污泥粘度则随着连续运行时间的延长而增大，并在100天之后趋于稳定。而SRT对污泥粒径和污泥粘度的影响则是：随着SRT的增加，污泥平均粒径减小，污泥粘度降低。 运用分子生物学方法对三套MBR装置内的微生物特性进行了检测，随着SRT的增加，MBR中的污泥浓度增加，相应的污泥负荷和比耗氧速率逐渐下降，导致活菌在总细菌中的比例下降。由于长SRT条件下污泥浓度增加，所以MBR对污染物的处理效果未受明显影响。而MPN计数结果表明，MBR内硝化菌的数量随着SRT的延长而增加，因此抗氨氮冲击负荷的能力变强。FISH监测表明，氨氧化菌群落在小粒径污泥中具有较高的比例，因此该污泥的比硝化速率也更快。 微生物胞外聚合物（EPS）是微生物新陈代谢和细胞自溶的产物，主要组分为多糖和蛋白。EPS又分为溶解性EPS和结合性EPS。研究结果表明，无论溶解性EPS还是结合性EPS，在MBR中的浓度均随SRT的增加而降低，其原因可能是随着SRT的增加，污泥负荷下降，微生物的营养条件恶化，微生物利用EPS的能力增强所致。溶解性EPS和污泥絮体结合性EPS的蛋白含量始终多于多糖，这可能与细胞破裂释放的蛋白有关，长SRT的蛋白释放现象更明显。而膜表面附着污泥中结合性EPS的多糖含量高于蛋白含量，表明膜表面对多糖有更强的吸附作用，而蛋白质更容易随水流出。 EPS对膜污染有显著的影响，EPS浓度越高，膜阻力越大。长期运行条件下，膜污染的过程可以分为两个阶段，第一阶段是过膜压力（TMP）慢速上升的过程，主要由于EPS在膜表面的累积造成；第二阶段是TMP突然上升，主要是污泥颗粒大量积累在膜表面所致。要减缓膜污染的速率，就要尽可能地延长膜污染的第一阶段。随着SRT的增大，EPS降低，膜污染的速率减缓。对比试验结果表明，在不排泥条件下膜污染速率最慢。此外，通过投加絮凝剂等方法，可增大污泥粒径，减少溶解性EPS的浓度，增大膜的临界通量，从而减缓了膜污染的速率。
语种	中文
学科主题	水处理工程
公开日期	2010-06-28
内容类型	学位论文
源URL	[http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/485]
专题	生态环境研究中心_水污染控制实验室
推荐引用方式 GB/T 7714	欧阳科. 膜生物反应器的污泥特征和膜污染研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2009.

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