【摘要】： 微生物細胞與胞外多糖(Extra-cellular Polysaccharides,EPS)是膜生物反應器(Membrane Bioreactor, MBR)中膜生物污染層的重要組分,了解微生物及EPS的表面性質(zhì)、表征EPS的結(jié)構(gòu)并研究二者的膜污染機理及其協(xié)同效應,對解析膜生物污染生成的本質(zhì),進而控制或緩解膜污染層的成長具有重要的理論與現(xiàn)實意義。本文以模擬生活污水為處理對象,從膜污染層篩選獲得四株優(yōu)勢微生物,以其中的K. oxytoca為模型菌株,開展相關(guān)的膜生物污染研究。主要研究結(jié)果如下: (1)MBR對模擬生活污水具有良好的處理效果,系統(tǒng)COD及氨氮的處理效率均在90%以上。膜污染層篩選得到的四株優(yōu)勢微生物經(jīng)16SrDNA比對鑒定為:Klebsiella oxytoca、Micrococcus luteus、Rhodococcus erythropolis及Bacillus cereus。 (2)菌體與微濾膜的界面熱力學研究結(jié)果表明,K. oxytoca菌、聚偏氟乙烯(PVDF)和聚丙烯(PP)微濾膜均展現(xiàn)出明顯的電子受體特征。PP膜具有相對較小的界面吸附自由能( G sws),其疏水性強于PVDF膜與K. oxytoca菌。由擴展DLVO(XDLVO)理論計算得出的兩種膜-微生物系統(tǒng)的總界面能( U mXlDbLVO)均為負值,PP-K. oxytoca系統(tǒng)的U mXlDbLVO較負,表明K. oxytoca菌與兩種微濾膜的吸附均可自發(fā)進行,但更易吸附在PP膜表面。K. oxytoca菌的靜態(tài)吸附及動態(tài)過濾實驗也支持上述結(jié)果。 (3)K. oxytoca所產(chǎn)EPS為均質(zhì)單一多糖,平均分子量約為116018 Da,多糖在溶液中的粒徑分布介于185～294 nm之間,平均粒徑為260 nm。EPS的單糖組成研究表明,該多糖是由鼠李糖、巖藻糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、半乳糖與葡萄糖七種單糖組成的雜多糖,單糖的摩爾比為:0.032968:0.041085:0.014653:0.005126:0.239307:0.098622:0.130377。另外,EPS的傅立葉紅外光譜出現(xiàn)3410.31 cm 1,2924.41 cm 1和1384.05 cm 1等多處多糖特征吸收峰。不同濃度EPS溶液的流變特征分析表明,該多糖呈現(xiàn)明顯的“剪切變稀”的假塑性流體特征。 (4)EPS溶液的膜過濾結(jié)果表明,該多糖對PVDF和PP微濾膜的污染程度隨EPS濃度的增加而增強。與PP膜相比,同等條件下EPS對PVDF膜表現(xiàn)出更高的污染能力。兩種微濾膜的EPS過濾過程并不由單一的過濾機制所控制,而是包含了由孔堵向沉積層過渡的綜合過濾過程。由于對PVDF膜具有較強的污染能力,同等條件下多糖在PVDF膜上形成沉積層的時間要早于PP膜。在過濾產(chǎn)生的阻力分配方面,兩種濾膜表現(xiàn)出相似的規(guī)律,均是孔堵阻力( R f)處于主導地位,沉積層阻力( R c)次之,濾膜自身阻力( R m)則最小。在相同濃度下,EPS在PVDF膜上產(chǎn)生的靜態(tài)吸附阻力也要高于PP膜。 (5)在固定EPS濃度條件下,K. oxytoca菌與EPS混合液對兩種濾膜的過濾通量隨著溶液中菌體數(shù)量的增加而變小�；旌弦簩VDF與PP兩種濾膜的影響也具有明顯的差異性,相同條件下,PP膜所受的膜污染更為嚴重。當菌體濃度較低時,混合液過濾初期以內(nèi)部污染為主,然后再過渡到外部污染;而當菌體濃度升高時,則過濾之初便由外部污染所控制。另外,由于菌體濾層的阻隔作用,混合液的EPS透過率均低于單獨的EPS溶液。而增加混合液中EPS的濃度則加重了混合液的膜污染程度,且EPS的透過率并沒有隨著進水濃度的提高而有所上升。
【圖文】：

能夠保證系統(tǒng)具有較高的處理能力。1-填料；2-膜組件；3-生物反應器；4-抽吸泵圖1-1 三種型式的膜生物反應器: (A)一體式；(B)復合式；(C)分置式Fig. 1-1 Three configurations membrane bioreactor: （A）submerged membrane bioreactor; (B) hybridmembrane bioreactor; (C) extemal membrane bioreactor1.3.2 膜生物反應器的技術(shù)特點膜生物反應器工藝相對于常規(guī)廢水生物處理工藝具有以下特點：(1) 出水水質(zhì)好用膜組件取代傳統(tǒng)生物處理的二沉池，可使生物反應器內(nèi)獲得比活性污泥高出很多的生物濃度，極大地提高了生物降解能力。其分離效果比傳統(tǒng)的沉淀池要好，出水懸浮物和濁度接近于零，可以直接回用，實現(xiàn)了污水資源化。(2) 工藝參數(shù)易于控制ABC

2.2 材料與方法2.2.1 實驗裝置試驗采用中試規(guī)模膜生物反應器裝置(圖2-1)，其中膜組件為天津膜天膜工程有限公司生產(chǎn)的聚偏氟乙烯中空纖維膜(PVDF)，，膜孔徑為0.22μm，內(nèi)徑為0.65 mm，外徑為1.0mm，膜面積為2 m2。主體反應器為矩形有機玻璃容器組成，截面積為0.30 m×0.50 m×0.70m，有效容積為80 L
【學位授予單位】：江南大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：X703

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前3條

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2 王雪梅,劉燕,華志浩,郭國良;胞外聚合物對浸沒式膜-生物反應器膜過濾性能的影響[J];環(huán)境科學學報;2005年12期

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相關(guān)博士學位論文 前1條

1 孫培龍;姬松茸多糖的分離純化、結(jié)構(gòu)鑒定及抗腫瘤活性研究[D];浙江大學;2007年

本文編號：2647343