膜生物反应器中排泥方式对污泥胞外聚合物的影响

第34卷第6G期2011年6月

EnvironmentalScience&Technology

Vol.34No.6G

第34卷June2011

李莹，田林，张宏伟，等.膜生物反应器中排泥方式对污泥胞外聚合物的影响[J].环境科学与技术，2011，34(6G):10-13.LiYing,TianLin,Zhang

Hong-wei,etal.Influenceofsludgedischargepatternonextracellularpolymericsubstancesfromactivatedsludgeinmembranebioreactor[J].EnvironmentalSci-ence&Technology,2011,34(6G):10-13.

膜生物反应器中排泥方式对污泥胞外聚合物的影响

3

李莹1,2，，田林3，张宏伟4，王捷5，贾辉5

（1.天津天保控股有限公司博士后工作站，天津300308；2.天津大学环境科学与工程学院博士后流动站，天津300072；

3.天津天保市政有限公司，天津300308；4.天津大学环境科学与工程学院，天津300072；

5.天津工业大学环境与化学工程学院，天津300160）

摘

要：研究了膜生物反应器（MBR）中间歇排泥以及连续排泥条件下污泥停留时间（SRT）与污泥胞外聚合物（EPS）变化的关系。试

附着型EPS浓度先是稍有减少，之后快速验结果表明：在间歇排泥方式下的污泥EPS都明显高于连续排泥方式下的。随着SRT的增加，增加，溶解性EPS则增加。

关键词：MBR；间歇排泥；连续排泥；SRT；EPS中图分类号：X703.1

文献标志码：A

doi：10.3969/j.issn.1003-6504.2011.6G.003

文章编号：1003-6504(2011)6G-0010-04

InfluenceofSludgeDischargePatternonExtracellularPolymeric

SubstancesfromActivatedSludgeinMembraneBioreactor

LIYing1,2,3,TIANLin3,ZHANGHong-wei4,WANGJie5,JIAHui5

（1.TianjinT&BHoldingCo.,Ltd.Post-DoctoralResearchCenter,Tianjin300308,China;

2.TianjinUniversityPost-DoctoralMobileStation,Tianjin300072,China;3.TianjinT&BMunicipalEngineeringCo.,Ltd.,Tianjin300308,China;

4.SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering,TianjinUniversity,Tianjin300072,China;5.SchoolofEnviromentalandChemicalEngineering,TianjinPolytechnicUniversity,Tianjin300160,China）

Abstract：Therelationshipsofthepersificationofextracellularpolymericsubstances(EPS)withsludgeretentiontime(SRT)undercontinuoussludgedischargepatternandincontinuoussludgedischargepatterninmembranebioreactor(MBR)werestudied.Experimentalresultsshowedthatcomparedtocontinuoussludgedischargepattern,concentrationsofEPSwerehigherunderincontinuoussludgedischargepattern.Assludgeretentiontimeincreased,theconcentrationofboundEPSdecreasedslightlyandthenincreasedrapidly,solubleEPSpresentedasametrendtosludgeretentiontime.

Keywords:membranebioreactor(MBR);continuoussludgedischarge;incontinuoussludgedischarge;sludgeretentiontime(SRT);extracellularpolymericsubstances(EPS)

膜生物反应器(MembraneBioreactor)技术作为一

种新型、高效的水处理技术虽然已成功地应用于废水处理系统[1-6]，但是膜污染直接影响了膜组件的效率和使用寿命，阻碍了其在实际中的应用[7-8]。由于膜生物反应器对微生物来说是一个封闭的系统，使得其中的微生物产物积累，成为影响出水水质及膜污染的重要因素，因此对微生物产物的研究是膜生物反应器研究

（包括附的一个重点内容。研究发现微生物代谢产物

着型EPS和溶解性EPS）对膜污染有重要影响[9-10]。

收稿日期：2010-07-02；修回2010－10－08

MBR在实际运行中，对膜污染直接产生影响的

运行条件包括：膜通量、操作压力、错流流速、曝气强度、水力停留时间、污泥停留时间和运行温度等。研究发现低SRT下的附着型EPS要远远多于高SRT下的，膜面泥饼层的形成也是在低SRT下更为显著[11]。http://www.77cn.com.cnera等的研究表明在废水的生物处理系统中，特

SRT对于污泥微生物特性有显著的影别是MBR中，

响[12]；当污泥停留时间高于40d时，MBR可以在城市污水的处理中维持稳定运行[13]。AlfieriPollice等发现

《环境科学与技术》编辑部：（网址）ｈｔｔｐ：／／ｆｊｋｓ．ｃｈｉｎａｊｏｕｒｎａｌ．ｎｅｔ．ｃｎ（电话）０２７－８７６４３５０２（电子信箱）ｈｊｋｘｙｊｓ＠１２６．ｃｏｍ

基金项目：天津市科技创新专项资金项目“多水源开发与循环利用成套技术示范工程”(06FZZDSH00900)；国家自然科学青年基金（50908161）作者简介：李莹（1981-），女，博士后在读，研究方向为水污染控制，(手机)1370290934(电子信箱)may_810729@http://www.77cn.com.cn。

第6G期

李莹,等

膜生物反应器中排泥方式对污泥胞外聚合物的影响

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膜生物反应器中SRT在40~80d时，污泥的毛细抽吸时间和污泥过滤阻力达到最小值[14]。

本试验目的在于考察排泥方式和污泥停留时间对附着型EPS和溶解性EPS产生的影响，以期从微生物产物角度解释运行参数对于膜污染的影响。11.1

试验材料及方法

表2进水水质

主要指标pHSS/mg·L-1·L-1COD/mgBOD5/mg·L-1·L-1TN/mgNH3-N/mg·L-1

TP/mg·L-1·L-1SO42-/mgLAS/mg·L-1

温度/℃

数值6.5~8.315~22576.5~28350.5~14036.4~67.633.9~54.44.03~13.666.2~105.80.59~2.2513.7~28.1

MBR工艺试验流程

试验中所用污泥取自以市政废水为原水且处于稳定运行状态的膜生物反应器，试验设备见图1。天膜工程技术有限公司），膜表面积为2.0m2。来水经纱网后进入储水箱，由潜水泵提升进入反应器。

反应器尺寸47.2cm×40.3cm×137.4cm，有效容

内置2片帘式中空纤维微滤膜组件（天津膜积190L，

天魔工程技术有限公司，FP.t型）

系统运行由可编程逻辑控制器控制，采用恒通量操作模式，HRT=6h，通过自吸泵负压抽吸出水。MBR系统的运行参数见表1。

表1MBR系统的运行条件

参数膜表面积/m2流量/L·m-2·h-1膜孔径/μm有效容积/LHRT/h气水比开停比进水

数值2.013.50.221896.035~409∶1城市污水

后，取上清液备用，以蒸馏水补足体积，混匀后继续离

心，重复三次后取混合液备用。将处理后的混合液置于密闭容器中，在80℃水浴中提取45min。冷却后对污泥进行高速离心（10000r/min,20min）处理，并取

溶解上清液经0.22μm的滤膜过滤后进行各项测定。10性EPS提取：取50mL混合液离心（3500r/min，

min）后，取上清液经0.22μm的滤膜过滤后进行各项测定。

EPS各项指标试验结果为三次平行试验的平均结果，测定方法分别为：蛋白质、考马斯亮蓝法、多糖：蒽酮比色定糖法。污泥浓度、挥发性悬浮固体浓度以及以及进出水水质的测定则采用标准方法。2

试验结果与讨论

本次试验的接种污泥取自纪庄子污水处理厂曝气池污泥混合液，污泥性状良好，活性较高，镜检可发现大量的钟虫及轮虫，有利于反应器中污泥的培养及驯化。作为进水的城市污水水质见表2。1.2分析方法

本次试验中采用热法提取污泥中的附着型EPS[15]，具体做法为：将混合液污泥浓度稀释至5000mg/L左右。取50mL上述混合液离心（3500r/min,10min）

在稳定运行期间，MBR对于城市污水的处理效

COD、氨氮、LAS的去除率分别可达果良好，色度、

80%、80%、97%和90%，出水水质达到并优于污水回用国家推荐标准(GB50335-2002)。

本次试验MBR中控制污泥浓度的方式主要有两

即通过对于反应器内污泥浓度种。一种是间歇排泥，

的监测，在污泥浓度超过预计范围时排出一定量的污泥，第二种就是连续排泥，根据实际需要确定一个合

每天进行均匀的排泥。适的污泥停留时间(SRT)，

2.1不同排泥方式下的EPS比较

控制污泥浓度在在5000mg/L左右时两种排泥方式下反应器内的EPS浓度比较如图2、3所示。

间歇排泥方式的优点是可将污泥控制在预定范围内，并且能够避免进水水质（主要是有机物浓度和悬浮物浓度）变化对反应器内污泥浓度造成影响。缺点则是对污泥浓度的调节具有滞后性，而且排泥前后反应器内污泥浓度变化较大，会对反应器内污泥的生长速率和氨氮去除效果造成一定的影响。连续排泥方式则与前者相反，在进水水质稳定的情况下不会对反

12

2.2

第34

卷

不同SRT下的EPS比较

反应器内活性污泥总量与每日排放污泥量之比称为污泥龄，即活性污泥在反应器内的平均停留时间，因此也称为“生物固体平均停留时间”。在进水水质较稳定的情况下，反应器的污泥停留时间(SRT)决定了反应器内的污泥浓度和污泥负荷，因此也决定了

在不同试验反应器中污泥中所含微生物的生长阶段。

阶段下的反应器主要参数见表3。

表3各试验阶段下反应器的主要参数

试验阶段

123

SRT/d4090180

污泥生长速率/g·L-1·d-1

0.0750.0340.005

MLSS/mg·L-1

5000800010000

应器的生物生长和氨氮去除效果产生明显的影响，但

是进水水质的较大波动会造成相应的污泥浓度变化。由图2、3中可知在间歇排泥方式下的污泥EPS（包括附着型的和溶解性的）都明显高于连续排泥方式下的。

如图4所示，在稳定运行时，连续排泥方式下的溶解性EPS浓度值以及变化幅度均低于间歇排泥方式下的。在进水水质较为稳定的条件下，反应器内污泥浓度的骤然变化会导致污泥有机负荷的变化，从而造成微生物代谢平衡的破坏，而在这种不平衡状态下微生物会分泌出比平衡状态下更多的EPS。在进水水质较为稳定的条件下，间歇排泥方式容易造成反应器内污泥浓度的波动，从而造成污泥微生物为抵御外界条件的变化分泌出更多的EPS。所以在反应器的运行过程中，为了保证出水水质，减少污泥EPS的变化，最重要的是维持稳定的运行状态，保证微生物的代谢平衡。

在各试验阶段中，在控制其它运行参数不变的情况下改变SRT。在反应器达到稳定运行之后，污泥浓度也将达到稳定，此时SRT决定了反应器中生物固体的增长情况。由于原水中含有一定量的悬浮固体，

所以由SRT计算得出的污泥生长速率应约50mg/L，

减去进水中所含有的悬浮固体浓度。由表3可知，随着SRT的增加，污泥浓度随之增加，相应的污泥有机

由污泥生长速率可知，负荷减少，污泥生长速率下降。

各阶段的污泥生长速率都很低，处于减衰增殖期，其中第三阶段污泥增长接近于零，有部分污泥已进入内源呼吸期。各阶段污泥EPS浓度如图5、6所示。

由图5、6可知，随着SRT由40d增加至180d，附着型EPS浓度先是稍有减少，之后在第三阶段则快

溶解性EPS则随着SRT的增加而增加，

在第速增加。

第6G期

李莹,等膜生物反应器中排泥方式对污泥胞外聚合物的影响

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三阶段增加幅度较大。在控制其它运行参数不变的情况下，由第一阶段至第二阶段SRT的延长会造成污泥浓度的上升，附着型EPS则会随之略有下降，溶解性EPS会所增加。在试验的第三阶段，由于污泥浓度很高，有机负荷较低，污泥部分处于内源代谢阶段，微生物对自身进行代谢分解，造成污泥自溶，污泥EPS（附着型EPS和溶解性EPS）浓度有显著的增加。3

结论

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ZhangHong-wei,LeiMing,LiYing,etal.Extractionofextracellularpolymericsubstancesfromactivatedsludgeinmembranebioreactor[J].JournalofChemicalIndustryandEngineering,2008,59(6):1531-1534.(inChinese)

（1）在进水水质较为稳定的条件下，相较于连续排泥方式，间歇排泥方式更易造成反应器内污泥浓度的波动，从而造成污泥微生物为抵御外界条件的变化分泌出更多的EPS。

（2）当SRT从40d增加至180d时，附着型EPS浓度先是稍有减少，之后由于内源代谢期间微生物对自身进行代谢分解而快速增加。溶解性EPS则随着SRT的增加而增加。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/fyyl.html