為提高膜生物反應器的處理效果，在一體式膜生物反應器中加入氫氧化鐵絮體.將生物鐵法與一體式膜生物反應器相結合，提出了生物鐵一MBR法。利用生物鐵-MBR法處理模擬生活污水.并與普通MBR進(jìn)行平行對比試驗。結果表明，生物鐵-MBR法在提高處理效果、改善污泥性能方面具有明顯優(yōu)勢。
關(guān)鍵字：生物鐵 膜生物反應器 脫氫酶活性
為提高膜生物反應器的處理效果，在一體式膜生物反應器中加入氫氧化鐵絮體.將生物鐵法與一體式膜生物反應器相結合，提出了生物鐵-MBR法。利用生物鐵-MBR法處理模擬生活污水.并與普通MBR進(jìn)行平行對比試驗。結果表明，生物鐵-MBR法在提高處理效果一體式膜生物反應器由于其處理出水水質(zhì)良好、裝置結構緊湊、管理方便、剩余污泥產(chǎn)量少、低能耗等優(yōu)點(diǎn)，因此易受到人們的關(guān)注?。但是膜 污染的問(wèn)題.仍是影響該項技術(shù)推廣應用的關(guān)鍵所在。目前人們采用反沖洗[2]、加裝射流曝氣裝置、投加鋁鹽和沸石粉末、投加活性炭粉末、改變運行條件等多種辦法來(lái)減少浸沒(méi)式膜生物反應器中膜污染的問(wèn)題.但是并未得到很好的解決、改善污泥性能方面具有明顯優(yōu)勢。
鐵鹽或氫氧化鐵可作為絮凝劑改善污泥過(guò)濾性能，生物鐵法(即鐵鹽或氫氧化鐵用于傳統活性污泥法廢水處理)還可大大提高CODcr和氨氮的去除率，增強系統受沖擊負荷能力。為提高膜生物反應器的處理效果和減輕膜污染.本研究通過(guò)向一體式膜生物反應器的活性污泥中投入定量的氫氧化鐵絮體。使之馴化形成生物鐵污泥.提出生物鐵-MBR.來(lái)研究該工藝處理模擬生活污水的處理效果和污泥特性。
1 材料與方法
1．1 試驗工藝流程及裝置
試驗系統如圖l所示．試驗采用2套完全相同的裝置，進(jìn)行對照試驗。l#為普通MBR．2#為生物鐵一MBR 根據污泥濃度每周2次向2#反應器補充Fe(OH) 絮體(含鐵質(zhì)量分數為污泥質(zhì)量的5％)。MBR反應器有機玻璃制造，尺寸為650mm×200 mm×500 mm．正常液面高400 mm，有效容積為52 L。底部設有曝氣砂頭．在運行期進(jìn)行連續曝氣．試驗中采用的膜組件為自制簾式聚偏氟乙烯(PVDF)中空纖維膜組件．中空纖維膜組件具體參數見(jiàn)表1
1．2 試驗運行條件
1#和2#反應器試驗操作條件的有關(guān)參數如表2所示，系統連續運行60 d未排泥。
為盡可能使試驗污水水質(zhì)保持穩定．試驗用水采用人工配制模擬生活污水。試驗期間所用污水的具體成分情況如表3所示。
1．3 污泥馴化
接種污泥取自沈陽(yáng)市北部污水處理廠(chǎng)．污泥馴化分兩階段
第一階段：取回的活性污泥悶曝24h，充分靜置后．倒掉上清液．加以配制的模擬生活污水進(jìn)行培養馴化，使其恢復活性，經(jīng)過(guò)1 2周，1#反應器中有機物去除率穩定后，系統啟動(dòng)完成。
第二階段：按污泥濃度的5％，將配制好的氫氧化鐵絮體加入2#反應器污泥中．繼續馴化1周左右，形成顆粒較大的團聚狀生物鐵污泥。反應器中有機物去除率及出水含鐵量穩定后．系統啟動(dòng)完成。
1．4 分析方法
COD BOD 、NH 一H、污泥濃度等指標按《水和廢水監測分析方法》(第三版)中標準方法進(jìn)行測定：污泥生物相采用Nikon-E400型帶攝像頭的顯微鏡拍攝：污泥好氧呼吸速率和溫度采用Sension8型溶解氧儀測定，脫氫酶活性采用2，3，5一三苯基氯化四氮唑(TTC)法 。為保證不排出污泥．試驗采樣使用中速濾紙過(guò)濾，濾后污泥放回反應器中
2 結果與討論
2．1 處理效果
表4和圖2顯示了2個(gè)系統COD BOD 和NH 一N的去除效率和進(jìn)出水濃度。由于進(jìn)水為人工配制，2個(gè)系統進(jìn)水濃度相同并保持穩定。
從表4中可知，2個(gè)系統對COD BOD 和NH 一N的去除率都很高，1#分別為89．5％、92．9％和90．7％ ；2#分別為91．3％ 、93．6％ 和96．3％ ；從圖2可以看出，盡管系統運行60 d后，膜的壓差增加，但2個(gè)系統出水COD BOD 和NH 一N濃度保持穩定．并未升高．說(shuō)明MBR容積負荷高．抗沖擊負荷能力強。2個(gè)系統進(jìn)水濃度相同，整個(gè)運行期間，2#出水COD BOD5和NH3一N濃度一直比1#低，其質(zhì)量濃度的均值分別低5．86、1．8和1．07 mg／L． 去除率分別比1#高1．8％ 、0．7％和5．6％ 可見(jiàn)生物鐵一MBR對污水中污染物質(zhì)的降解和轉化效果比普通MBR要好。
如圖3和圖2(b)所示，I#和2擇對BOD 的處理效果相差不多，出水值都較低，且比較穩定，不受進(jìn)水COD 的影響，與出水COD。也無(wú)相關(guān)性。這都說(shuō)明1#和2}≠出水中殘存的有機物均屬于較難生物降解的成分。2群較l#出水BOD 值低的原因是生物鐵絮體將許多難以生物降解的物質(zhì)吸附所致。
2．2 污泥特性
2．2．1 污泥結構特征
活性污泥中的微生物是MBR降解污染物質(zhì)的主體，污泥的表觀(guān)特征是污泥特性的重要指標。在穩定運行階段對兩系統的污泥進(jìn)行了顯微鏡觀(guān)察，1#(普通MBR)污泥如圖4(a)所示，在鏡檢中呈大片連接，污泥的邊緣部分形狀不規則并密實(shí)，每個(gè)絮體形狀較小，絮體與絮體之間沒(méi)有連接，顆粒較�。⑸镄�。而馴化成熟的2#(生物鐵一MBR)污泥見(jiàn)圖4(b)，污泥絮體的特性發(fā)生了顯著(zhù)改變，污泥絮體疏松多孔．呈團粒狀．可以觀(guān)察到許多污泥以黃色的鐵絮體為核心，菌膠團形狀較大．且能緊密地連接成一個(gè)整體．各自組成分散的顆粒狀結構．污泥的粒徑明顯較大 微生物體形較大．鐘蟲(chóng)和輪蟲(chóng)較多，微生物活動(dòng)活躍，如此豐富的微生物相和較高的生物量．有效地提高了反應器的處理負荷能力 這說(shuō)明投加氫氧化鐵絮體有助于細菌包覆成粘性的團塊。結合為緊密的菌膠團絮體．使污泥的結構明顯地改善 由此可以推測這可能是生物鐵污泥中的氫氧化鐵絮體的吸附脫穩作用．使得混合液中的小膠體顆粒絮凝成了較大顆粒．污泥顆粒比表面積大．能吸附分解更多的有機物，且有利于氧的吸收。
2．2．2 活性污泥濃度
1櫛和2#運行過(guò)程中的污泥濃度變化性見(jiàn)圖5，2個(gè)系統的污泥濃度在試驗運行初期的35 d里相差不多．隨著(zhù)試驗的運行．2#中的污泥濃度增長(cháng)得更快．最后2#中的污泥質(zhì)量濃度達到了6．3 g／L．而1#中的污泥質(zhì)量濃度只有4．0 L左右。由于2#中有比較高的污泥濃度．這不但降低了污泥負荷．而且有可能因為2#中的污泥中存在了更多的生物菌種．使得對有機物的去除更加容易。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
2．2．3 活性污泥的活性
待反應器運行達到穩定以后．對微生物的脫氫酶活性進(jìn)行了測定．如圖6所示 從圖6中可以看出．脫氫酶活性隨運行時(shí)間呈下降趨勢．這是由難降解有機物在膜生物反應器中的積累造成的 這些難降解物質(zhì)的主要來(lái)源有：① 微生物內源呼吸的代謝產(chǎn)物：② 反應器對進(jìn)水難降解有機物和無(wú)機懸浮物的截留 其對活性污泥的代謝活性具有抑制作用．運行時(shí)間越長(cháng)．惰性物質(zhì)在反應器中積累越多．從而使脫氫酶活性不斷降低。
脫氫酶活性與反應器中存在的碳源有很大關(guān)系。在微生物的生長(cháng)期，其活性參數高于穩定期．即開(kāi)始微生物的活性部分很高．隨著(zhù)一些微生物的老化，活性開(kāi)始降低，隨后漸漸穩定，進(jìn)入穩定期．而處于衰亡期的微生物活性更差 對于廢水處理而言．相應這3個(gè)階段的出水水質(zhì)以對數期最差．穩定期最好。分析表明：① 2#脫氫酶活性基本上低于1#．關(guān)于具體原因可能是由于生物鐵法一MBR吸附降解有機物速率較普通MBR快．所以使上清液中有機物濃度比較低所致。但是鐵對微生物具有抑制作用并無(wú)法由此而證明；② 整體來(lái)看，2#脫氫酶活性波動(dòng)較1#小 原因是2#處理效果較1#穩定所致．而使有機物濃度趨于穩定．微生物活性也基本趨于穩定。
(1)與普通MBR相比，生物鐵法一MBR能提高生活污水的處理效率及改善出水水質(zhì) 對COD BOD 和NH 一N 的去除效率分別高1．8％ 、0．7％ 和5．6％ ．出水質(zhì)量濃度分別低5．86、1．8和1．07 mg／L 生物鐵一MBR法對生活污水處理效果的提高．主要是由于系統內污泥濃度高、污泥結構好、微生物相豐富、生物量更多、處理效果更好。
(2)普通MBR污泥呈大片連接，分支污泥的邊緣部分形狀不規則，其結構松散．絮體形狀較�。厚Z化成熟的生物鐵污泥絮體結構緊密，呈團粒狀．可以觀(guān)察到許多污泥以黃色的氫氧化鐵絮體為核心．菌膠團形狀較大 同時(shí)生物鐵污泥顆粒上附著(zhù)大量的固著(zhù)型纖毛蟲(chóng)以及后生動(dòng)物。
(3)從整體運行趨勢上看，兩系統的脫氫酶活性隨運行時(shí)間的延長(cháng)呈下降趨勢。投加氫氧化鐵絮體后．與普通MBR的活性污泥相比．脫氫酶活性波動(dòng)較�。幚硇Ч^穩定．而使有機物濃度趨于穩定．微生物活性也基本趨于穩定。（沈陽(yáng)建筑大學(xué)市政與環(huán)境學(xué)院）
