论文部分内容阅读
将正渗透(FO)技术和膜生物反应器(MBR)结合应用,就形成了正渗透膜生物反应器(OMBR)。相比于传统的膜生物反应器,OMBR具有膜污染低、无需外压、能耗低等特点,是一种新兴的前景良好的废水处理工艺。然而,不同运行参数对OMBR膜过滤性能的影响以及驱动溶质反渗对OMBR性能的影响还没有被系统研究。本文利用调节驱动液种类、驱动液浓度、膜朝向、错流速率以及活性污泥浓度等运行参数对OMBR膜过滤性能的影响以及氯化钠溶质反渗对OMBR的处理效能和污泥特性的影响进行了研究。主要研究内容和结果如下: (1)不同种类驱动液导致OMBR水通量和反向盐通量明显不同。本文考察的4种无机驱动液和4种有机驱动液,氯化钠的水通量最大,达到10.84 L/(m2·h),但反向盐通量也比较大。随着氯化钠浓度的不断增加,水通量Jw从4.97 L/(m2·h)增加到13.33 L/(m2·h),反向盐通量Js从9.26g/(m2·h)增加到42.58g/(m2·h)。 (2)活性层朝向驱动液(AL-DS模式)时的正渗透膜水通量和反向盐通量较活性层朝向原料液(AL-FS模式)时大。正渗透膜水通量和反向盐通量与错流速率正相关,在错流速率较低时增加不明显。随着活性污泥浓度增加,正渗透膜水通量呈下降趋势,而反向盐通量呈上升趋势。 (3)OMBR经过20天的运行,从总体上来看,水通量在下降,从第1天的9.5 L/(m2·h)下降到8.17 L/(m2·h);而反向盐通量在增加,从第1天的29.52 g/(m2·h)增加到35.06 g/(m2·h)。在整个运行周期里,OMBR系统上清液中COD浓度维持在30mg/L左右,去除率保持在90%以上;氨氮去除率保持在在99%以上;总氮的去除率在前14天呈下降趋势,第14天以后,总氮去除率开始上升并慢慢稳定;系统运行末期上清液中检测不到总磷。 (4)利用SEM/EDX和FTIR-ATR对运行后的膜进行分析,EDX的结果表明膜面的主要物质为 C和 O,两者占了整个膜面物质组成的75.98%,即膜面主要以有机物为主,而主要无机污染物为 Si、Fe、Ca和 Al。通过FTIR-ATR分析可以看出OMBR滤饼层中主要的有机污染物质是多糖和蛋白质。 (5)在OMBR运行期间,活性污泥MLSS呈现下降趋势,从最初的4005 mg/L降为2655 mg/L。而SV%运行初期在40%以上,之后SV%保持在20%~30%之间。污泥粒径在反应器的前期从34.896μm增加112.139μm,随着反应器的继续运行,其污泥粒径呈现出下降并稳定的趋势。OMBR中SMP的浓度在整个运行期间变化不大,从第1天的30.68 mg/L到最后一天的33.84mg/L;EPS浓度整体上呈现下降趋势,且EPS中蛋白质的浓度始终高于多糖的浓度。 (6)丰度分布曲线的结果表明A1、A2、A3三个样品的均匀度很相似,且A1样品和A3样品所含物种的丰富程度和均匀程度几乎一样。在门、纲、目类等级上A1、A2、A3三个样品的活性污泥群落结构具有较高的多样性,但菌群丰度也存在一定的差异。样品Alpha多样性的统计结果表明OMBR中A1样品和A3样品的微生物物种比A2样品微生物物种更加丰富。从加权物种分类丰度和不加权物种分类丰度都可以看出三个样品大致分为2大族群,A2和A3为一个族群, A1为一个族群,A2和A3两个亚族之间的相似性较高。