复合粒子强化AFMBR处理生活污水效能及膜污染控制研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wtbcgs
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随着中国人口增长、城市化进程的加快,生活污水目前已成为新增污水排放量的主要来源,同时污水处理资源消耗巨大。因此针对生活污水水质特征,找寻一种高效、低能耗的处理技术是未来城市污水处理的主要方向,其可实现资源的回收减轻能源短缺的压力又可减少污水排放带来的环境污染,缓解水资源危机。本实验构建一体式厌氧流化床膜生物反应器来处理生活污水,研究MGAC复合粒子强化AFMBR处理效能及缓解膜污染。AFMBR在35℃,HRT为21 h,进水p H值在7.4~7.6条件下经62天启动成功。整个启动过程中反应器具有良好的运行效能。启动末期AFMBR的出水t COD浓度为51 mg/L,去除率为68.7%,GAC可增强5.3%的t COD去除率,MGAC可增强6.1%的t COD去除率,且整个启动过程中三个反应器出水的SS浓度(低于7 mg/L)可达到《GB 18918-2002》中出水一级A的SS标准。同时在启动期MGAC可降低污泥中-8.7 m V的zeta电位、22.079μm污泥体积平均粒径、污泥EPS中30.42 mg/g VSS多糖含量、63.81 mg/g VSS蛋白含量。在保证处理效能的基础上,HRT减小可提高污水的处理量及效率。当HRT大于等于4小时,各反应器出水t COD都能达到良好的去除效率。AFMBR反应器内t COD平均去除率为83.29%,GAC提高1.46%的t COD平均去除率,MGAC提高7.28%的t COD平均去除率。HRT降低不会改变厌氧污泥结构,但会减小污泥体积平均粒径。HRT从21 h降到4 h时,AFMBR体积平均粒径降低了49.38%,GAC-AFMBR体积平均粒径降低了45.51%,MGAC-AFMBR体积平均粒径降低了54.69%。根据启动期中膜样品及污泥样品的微生物群落结果可知,MGAC复合粒子可增加膜表面细菌丰富度,降低膜表面群落多样性及污泥中群落丰度及多样性。GAC可降低膜表面Firmicutes菌门27.6%相对丰度占比,增加膜表面Skermanella菌属丰度占比,污泥中Longilinea菌属丰度占比来缓解膜污染,MGAC可降低膜表面Firmicutes菌门30.04%丰度占比,增加膜表面和污泥中norank_f_Anae rolineaceae和unclassified_k_norank_d_Bacteria菌属丰度占比来强化厌氧微生物水解及缓解膜污染。在古菌群落分析中,GAC、MGAC通过降低Halobacterota门菌种丰度、Methanolinea甲烷丝状菌和Methanosaeta丝状菌丰度占比来减缓膜污染,且MGAC作用强于GAC。在膜污染方面,启动期MGAC可降低膜表面EPS中1.77 mg/cm~2的多糖含量和24.1 mg/cm~2的蛋白含量来减缓膜污染。生活污水运行期间HRT降低可增加反应器内跨膜压差。HRT为4 h时,TMP增长速率MGAC-AFMBR(0.0024M pa/d)高于AFMBR(0.0018M pa/d)高于GAC-AFMBR(0.0015M pa/d),MGAC-AFMBR在HRT为4 h内膜周期时间最短为13天。MGAC可降低膜表面EPS中蛋白含量和多糖含量缓解膜生物污染。但MGAC水解的Fe3+会吸附在膜表面与膜表面滤饼层发生络合反应,会加剧膜表面的无机污染。
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