膜生物電化學(xué)反應(yīng)器運(yùn)行效果及膜污染特性研究.pdf

1、膜生物反應(yīng)器（MBR）因出水水質(zhì)高、易于污水廠的升級(jí)改造等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越受到人們的重視。然而，膜污染的發(fā)生提高了MBR運(yùn)行能耗與膜組件更換費(fèi)用，成為限制MBR廣泛應(yīng)用的技術(shù)瓶頸。微生物燃料電池（MFC）能利用污水中的能量產(chǎn)生電能，具有很好的應(yīng)用前景。
　　本研究將雙室的MFC與MBR相耦合，構(gòu)造了一個(gè)新型的膜生物電化學(xué)反應(yīng)器，在回收污水能量的同時(shí)，充分利用MFC內(nèi)部電場(chǎng)對(duì)污泥混合液進(jìn)行改良、改性，從而延緩膜污染的發(fā)生。研究分析了膜生物

2、電化學(xué)反應(yīng)器長(zhǎng)期運(yùn)行的穩(wěn)定性；以開(kāi)路的MFC-MBR系統(tǒng)為對(duì)照，考察了膜生物電化學(xué)反應(yīng)器在污水處理效果、污泥性質(zhì)和膜污染等方面的運(yùn)行情況；并探討了膜生物電化學(xué)反應(yīng)器膜污染的控制機(jī)制。
　　利用無(wú)紙記錄儀記錄膜生物電化學(xué)反應(yīng)器的產(chǎn)電性能，在外接電阻50Ω時(shí)，平均輸出功率為867.8mW/m3；通過(guò)電化學(xué)工作站對(duì)反應(yīng)器生物電極性能進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)在長(zhǎng)期的運(yùn)行中MFC內(nèi)阻保持在160Ω左右的較低水平，生物陽(yáng)極和生物陰極均具有良好催化作用，

3、說(shuō)明膜生物電化學(xué)反應(yīng)器能保持長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)行。
　　與對(duì)照系統(tǒng)對(duì)比研究，發(fā)現(xiàn)膜生物電化學(xué)反應(yīng)器的微生物具有更高的生物活性；化學(xué)需氧量（COD）和氨氮的去除率分別達(dá)到了94.18±1.24％和96.77±1.80%；膜污染周期由20天延長(zhǎng)到了37天，膜污染得到了有效控制。膜生物電化學(xué)反應(yīng)器顯示出良好的運(yùn)行效果。
　　分析了膜生物電化學(xué)反應(yīng)器膜污染得到有效控制的機(jī)制主要包括：溶解性微生物代謝產(chǎn)物（SMP）和松散結(jié)合的污泥胞外聚合物

4、（LB-EPS）較對(duì)照系統(tǒng)分別減少了14.1%和24.0%；污泥絮體疏水性降低46%；絲狀菌生長(zhǎng)得到抑制，絲狀菌長(zhǎng)度與絮體面積比值（E/F）值減少52%；污泥絮體的圓度（R）、形狀因子（FF）和三維縱橫比（AR）值均更接近1，絮體形態(tài)向球形化和規(guī)則化發(fā)展，有利于減少污泥在膜面積累。
　　本研究構(gòu)建的膜生物電化學(xué)反應(yīng)器具有高效的污水處理與低膜污染特性，能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期平穩(wěn)運(yùn)行。它將污水中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，實(shí)現(xiàn)了膜污染的減緩及能量的回收，