2. 3　OUR的變化

　　圖6為反應(yīng)器運(yùn)行期間OUR與SOUR在的變化。一般來說,OUR可以表征整個(gè)反應(yīng)器內(nèi)單位體積內(nèi)微生物總的活性,而SOUR是表征單位污泥的活性。圖中表明,污泥投加后的開始1～5 d, OUR 與SOUR都急劇下降至最低點(diǎn),隨后又開始回升。這是由于原來間歇式培養(yǎng)的污泥忽然受到離心泵的巨大剪切力,造成大量的微生物死亡,一部分菌種存活下來, 并繁殖成優(yōu)勢(shì)種群。在隨后的運(yùn)行過程中,OUR不斷升高,而SOUR持續(xù)下降一段時(shí)間最終趨于平穩(wěn)。從圖7中SOUR與MLSS的關(guān)系來看, SOUR是隨著污泥濃度的增加而減小的。在第12 d時(shí),MLSS為2821 mg/L, SOUR的值為3. 4 mg O2 /g SS·h,在第39 d 時(shí), MLSS 為7220 mg/L, SOUR 的值只有1. 3 mg O2 /g SS·h 。兩者的關(guān)系可以擬合為:SOUR = 3. 927exp ( - 1. 487MLSS) (1)在一定的環(huán)境條件下,總的生物活性應(yīng)該與總的生物量呈正相關(guān)。微生物的活性反應(yīng)了細(xì)胞新陳代謝的旺盛程度,本質(zhì)上是細(xì)胞內(nèi)各種酶促反應(yīng)的反映,酶數(shù)量的多少代表了酶活性———微生物活性的高低[ 17 ] 。微生物活性的高低與底物的濃度又有很大關(guān)系。在HRT不變的情況下,污泥濃度的升高必然導(dǎo)致食料比( F /M)的降低。根據(jù)其他研究者的報(bào)道,實(shí)驗(yàn)中得到的SOUR值均高于本文得到的值。Hasar 等在研究浸沒式MBR的污泥活性時(shí),得到的各個(gè)不同污泥濃度下的SOUR要比本實(shí)驗(yàn)的值高10 倍左右; B rockma[ 1 ]等研究錯(cuò)流式MBR 的污泥活性的實(shí)驗(yàn)中, 得到5. 2 mg O2 /g SS·h SOUR。本實(shí)驗(yàn)得到的SOUR 偏低的原因有幾個(gè)方面:第一,在錯(cuò)流式MBR中的由于水泵的強(qiáng)烈剪切力,反應(yīng)器內(nèi)的生物活性要低于傳統(tǒng)活性污泥法;第二,實(shí)驗(yàn)中污泥有機(jī)負(fù)荷一直較低,為 0. 3 g COD /gMLSS·d左右。

　　圖 6　OUR與SOUR在反應(yīng)器運(yùn)行期間的變化Fig. 6　Variation ofOUR and SOUR over the experiment

　　圖 7　SOUR與MLSS的關(guān)系Fig. 7　Relationship between SOUR andMLSS
但從圖8中NH+4 和NO-2 的氧化速率和異養(yǎng)菌耗氧呼吸速率來看,三者的SOUR在下降一段時(shí)間后,在第50 d以后維持在比較穩(wěn)定的水平。在實(shí)驗(yàn)啟動(dòng)時(shí)污泥活性急劇減小,可能的原因是由于污泥受到強(qiáng)烈水力沖擊,微生物的生長(zhǎng)環(huán)境因素改變而致。從圖8和圖4的比較來看, SMP的積累對(duì)硝化菌和亞硝化菌有一定影響,當(dāng)上清液中TOC達(dá)到一定濃度時(shí), NH+4 和NO-2 的氧化速率開始降低,在50 d之后NH+4 和NO-2 的氧化速率保持比較穩(wěn)定的水平,分別達(dá)到0. 11和0. 24 mg O2 /g SS·h。說明SMP無論對(duì)異養(yǎng)菌、硝化菌和亞硝化菌的活性都有一定程度的抑制。經(jīng)過一定時(shí)間后,微生物可逐漸適應(yīng)這種生長(zhǎng)環(huán)境,從出水水質(zhì)來看,反應(yīng)器的脫氮效果仍十分明顯,系統(tǒng)中的污泥略呈紅褐色,說明污泥中硝化細(xì)菌的比例較高。

　　2. 4　操作參數(shù)對(duì)動(dòng)態(tài)膜通量的影響對(duì)于MBR運(yùn)行來說,通量衰減的速度越慢

　　圖 8　異養(yǎng)菌、硝化細(xì)菌、亞硝化細(xì)菌耗氧呼吸速率在運(yùn)行過程中的變化

　　Fig. 8　Variation of oxidation rates of heterotrophic substrate, NO -22N,NH+42N

　　本實(shí)驗(yàn)反沖洗周期根據(jù)通量而定, 當(dāng)通量衰減到10 L /m2 ·h,必須對(duì)膜進(jìn)行水力反沖洗,然后進(jìn)行重新涂膜?？疾炝瞬煌r下的操作參數(shù)對(duì)動(dòng)態(tài)膜通量衰減的影響和涂膜與未涂膜的比較。通量大小對(duì)錯(cuò)流速度最為敏感。在第95 d到第115 d階段內(nèi),操作壓力維持在0. 05MP,錯(cuò)流速度的對(duì)假擬穩(wěn)定狀態(tài)之后的通量衰減的影響,如圖9所示。可以看到,在0. 5、1. 0、1. 5 m / s的3種流速下,分別為89、136和232 h,流速較大的情況下,通量衰減的速度較慢。Schiener等認(rèn)為[ 18 ] ,膜面流速較大,顆粒在膜表面難以沉積,能夠進(jìn)入膜內(nèi)部的高分子有機(jī)物、膠體顆粒的數(shù)量就少,膜孔堵塞的速率就慢。

　　圖 9　錯(cuò)流速度對(duì)通量衰減的影圖Fig. 9　Effect of cross2flow rate on flux decease rate

　　在從第61 d到第94 d的階段內(nèi),分別改變操作壓力,考察壓力的影響。在此階段,進(jìn)行了5次反沖洗,運(yùn)行狀況如表1所示。

　　可以看出,無論是在涂膜或不涂膜的情況下,壓力越大,雖然初始的假擬穩(wěn)定狀態(tài)的通量也大,但通量衰減的速度就越快。直接過濾同相比動(dòng)態(tài)膜過濾,通量衰減的速度更快,在0. 1和0. 05MP的情況下,只能維持56 h和99 h。壓力對(duì)通量衰減的影響有2方面。第一,跨膜壓力大,作用在顆粒上的推動(dòng)力也就越大,顆粒也就越容易進(jìn)入膜層內(nèi)部[ 19 ] ;第二,活性污泥的可壓縮性很大,作用在濾餅上的壓力越大,濾餅比阻也會(huì)增加。

表1　不同跨膜壓力下通量的衰減情況

Table1 　Flux decrea se under d ifferen t 
tran sm em brane pressures 
壓力(MP)    過濾方式          衰減時(shí)間( h)            錯(cuò)流速度(m / s)     MLSS (mg/L) 
0. 2         動(dòng)態(tài)膜過濾                    89                           1. 5                     6324 
0. 1          動(dòng)態(tài)膜過濾                  128                           1. 5                    6221 
0. 075      動(dòng)態(tài)膜過濾                  219                          1. 5                    6483 
0. 05         動(dòng)態(tài)膜過濾                 278                           1. 5                   6543 
0. 1           直接過濾                      56                              1. 5                 6716 
0. 05         直接過濾                     99                              1. 5                  6577 

　　3結(jié)論

　　經(jīng)過180 d的運(yùn)行,錯(cuò)流式MBR處理模擬己內(nèi)酰胺廢水的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,系統(tǒng)的脫氮效率達(dá)到80%以上,動(dòng)態(tài)膜對(duì)上清液中的高分子有機(jī)物的攔截作用十分明顯。由于膜的攔截作用, SMP在反應(yīng)器內(nèi)的不斷積累,特別是較高分子量有機(jī)物。在起始階段,反應(yīng)器內(nèi)的污泥由于受到水泵剪切力的作用,生物濃度急劇下降,隨后又開始回升。 SOUR隨著運(yùn)行時(shí)間和污泥濃度的增加而不斷減小,達(dá)到一定階段以后趨于穩(wěn)定。異樣菌、硝化菌、亞硝化菌由于F /M的降低和SMP的積累,活性受到了一定的抑制作用。相對(duì)來說, CMBR的污泥活性要低于常規(guī)工藝,如傳統(tǒng)活性污泥法和浸沒式MBR,但系統(tǒng)的硝化效果仍然明顯。通過實(shí)驗(yàn)可以說明,錯(cuò)流式膜生物反應(yīng)器中應(yīng)用動(dòng)態(tài)膜可以達(dá)到理想的生化效果。操作參數(shù)中,跨膜壓力越大,錯(cuò)流速度越大,通量衰減得也就越快。

　　參考文獻(xiàn)

　　[ 1 ] BrockmaM. , Seyfried C. F. Sludge activity and cross2flowmicrofiltration2A non2beneficial relationship. Wat. Sci.Tech. , 1996, 9: 205～213

　　[ 2 ] Chudoba J. Inhibitory effect of refractory organic compoundsproduced by activated sludge microorganisms on microbial ac2tivity and occulation. Wat. Res. , 1985, 19: 197～200

　　[ 3 ] Rappaport S. M. , Richard M. G. , Hollstein M. C. , etal. Mutagenic activity in organic wastewater concentration.Environ. Sci. Tech. , 1979, 13: 957～961

　　[ 4 ] RossN. , DeschenesL. , Bureau J. , et al. Ecotoxicologicalassessment and effects of physicochemical factors on bio2