膜性能对D-氨基酸控制MBR膜生物污染的影响及机理探讨

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膜生物反应器(MBR)因具有出水水质稳定、剩余污泥少、占地面积小、运行控制灵活等优点被广泛应用于污水处理领域,但膜生物污染问题仍是制约MBR发展的瓶颈问题。由于膜生物污染是微生物在膜面粘附引起的,根据微生物自身的生长代谢特性,通过添加某种物质来控制微生物细胞间的聚集、通讯、运动及生长的生物控制方法引起了人们的关注。其中,Kolodkin-Gal等的研究发现,D-酪氨酸、D-亮氨酸、D-蛋氨酸及D-色氨酸这四种氨基酸的单体或者混合物能够代替多肽侧链上的D-丙氨酸,改变细胞壁的组成,从而抑制铜绿假单胞菌和金黄色酿脓葡萄球菌生物膜的形成。Xu及本课题组前期的研究表明,膜性能(亲疏水性)可能会影响D-氨基酸控制膜生物污染的效果,此外D-氨基酸与膜生物污染的作用方式也是影响D-氨基酸作用的关键因素。  因此,本文采用亲水性的聚丙烯腈(PAN)和疏水性的聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜,分别将D-氨基酸以添加到MBR进水中、浸泡清洗污染后膜组件及先与微生物培养三种不同的方式作用于MBR膜生物污染,考察膜性能对D-氨基酸控制MBR膜生物污染的影响。实验结果表明, D-氨基酸以添加到MBR进水中,亲水性PAN膜、疏水性PVDF膜的跨膜压差增长到30KPa所需时间相比空白对照实验(不添加D-氨基酸)存在不同程度的减少。D-氨基酸用于浸泡清洗污染后膜组件,亲水性PAN膜的跨膜压差增长到30KPa所需时间延长,而疏水性PVDF膜则减少。D-氨基酸先与微生物培养能够有效亲水性PAN膜、疏水性PVDF膜延长跨膜压差增长到30KPa所需时间。胞外聚合物(EPS)及扫描电镜(SEM)的测定结果进一步证实了上述结论。D-氨基酸浸泡清洗污染后膜组件及先与微生物培养这两种方式中D-氨基酸与微生物的接触时间均为4h,说明D-氨基酸与微生物需要一定的作用时间,才能够达到较好的控制膜生物污染的效果。  通过以上研究,确定D-氨基酸最有效控制MBR膜生物污染的作用方式及适用膜条件,为D-氨基酸应用于实际MBR膜生物污染控制提供借鉴和依据。
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