MFC-厭氧MBR耦合系統(tǒng)運(yùn)行效果及膜污染特性研究.pdf

1、厭氧膜生物反應(yīng)器具有能耗低、水力負(fù)荷高、處理效果好且可產(chǎn)生天然氣等優(yōu)點(diǎn),是一種極具發(fā)展前景的新技術(shù)。但是它的膜污染機(jī)理更加復(fù)雜,控制更加困難。本實(shí)驗(yàn)提出了利用微生物燃料電池內(nèi)部特殊的電化學(xué)環(huán)境來(lái)延緩膜污染的方法,期待在有效延長(zhǎng)膜運(yùn)行時(shí)間的同時(shí)可以增強(qiáng)污水處理效果。
　　實(shí)驗(yàn)通過(guò)分析各種因素對(duì)出水水質(zhì)及膜污染狀況的影響,確定了一組最佳值并在此條件下對(duì)膜污染的控制機(jī)理進(jìn)行了探討。
　　結(jié)果表明,對(duì)膜污染而言,水力負(fù)荷的沖擊要遠(yuǎn)強(qiáng)

2、于電場(chǎng)的緩解作用,表現(xiàn)為隨著水力負(fù)荷的減小,膜運(yùn)行時(shí)間變長(zhǎng)。此外,外電阻的減小同樣會(huì)有助于提高COD降解效果與膜污染控制效果,卻會(huì)通過(guò)影響兩室pH對(duì)氨氮去除造成一定程度的阻礙。但就MFC產(chǎn)電效能來(lái)說(shuō),100Ω外阻更加接近系統(tǒng)內(nèi)阻,因此其功率密度最大,為0.40Wm-3NCC。最后,實(shí)驗(yàn)考查了硝氮濃度對(duì)系統(tǒng)的影響。結(jié)果顯示,過(guò)高的硝氮濃度雖然會(huì)導(dǎo)致COD與氨氮的處理效果增強(qiáng),同時(shí)膜運(yùn)行時(shí)間變長(zhǎng),但硝氮的去除率卻大幅降低。通過(guò)綜合比較出水效

3、果與膜運(yùn)行時(shí)間,我們選擇了1.59kgm-3NCCd-1的水力負(fù)荷、100Ω外阻及30mg/L的硝氮濃度作為下一輪實(shí)驗(yàn)的條件。在此條件下,COD與氨氮的去除率高達(dá)89.56％與59.38%,膜運(yùn)行時(shí)間為248h。
　　為了深入研究MFC對(duì)膜污染的控制機(jī)理,實(shí)驗(yàn)分別對(duì)MFC-厭氧MBR系統(tǒng)進(jìn)行了短期與長(zhǎng)期過(guò)濾實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,短期實(shí)驗(yàn)中閉路系統(tǒng)膜污染速率均低于開(kāi)路系統(tǒng),并且長(zhǎng)期過(guò)濾實(shí)驗(yàn)中,閉路系統(tǒng)的膜污染控制效果更加顯著,表明陰極不銹

4、鋼網(wǎng)與荷負(fù)電膜污染物質(zhì)間的靜電排斥力并不是該系統(tǒng)膜污染緩解的唯一因素。通過(guò)對(duì)兩套系統(tǒng)陰極室污泥性質(zhì)變化的分析,結(jié)果表明,閉路系統(tǒng)陰極室污泥具有較低的zeta電位,這是由EPS中較高的蛋白質(zhì)含量所導(dǎo)致的。此外上清液中的SMP以及蛋白質(zhì)含量相對(duì)較低,進(jìn)而延緩系統(tǒng)膜污染進(jìn)程。
　　MFC-厭氧MBR系統(tǒng)的膜污染控制機(jī)理主要有以下兩點(diǎn):①陰極不銹鋼網(wǎng)與污泥顆粒之間的排斥力,這主要表現(xiàn)為MFC內(nèi)電場(chǎng)中帶負(fù)電物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生與質(zhì)子相反方向的遷移。并