污泥停留时间对MBR平板膜污染的影响

污泥停留时间对MBR平板膜污染的影响：

EPS、SMP、颗粒粒径、活度、污泥浓度和污泥的组成对膜污染都有很大影响。操作因素例如污泥停留时间和有机物负荷对以上因素又有很大影响。因此，对污泥停留时间和负荷的讨论，对于膜生物反应器污染机理认识和反应器的设计和操作都有很大意义。关于膜生物反应器的报道中，污泥停留时间一般在 5 天到完全不排泥的无限大。较长的污泥停留时间可以获得较高的污泥浓度，进而可以降低污泥的产率和减小反应器的占地面积。但是由于污泥龄过长，可能污泥的菌体细胞活性会降低，同时会释放出更多的 EPS。在污泥停留时间 15d和 44d 情况下，采用合成污水，活跃细胞的比例分别是 55%和 32%,

同时在对比膜生物反应器中活性污泥的脱氢酶活性和比耗氧速率 (SOUR)后，发现了细胞的比活性随着污泥停留时间的延长而降低。然而，以上研究中，虽然污泥的活性有所不同.但是对有机物的去除效率并未受到影响，COD的去除率都在 90%以上。

污泥停留时间对 EPS 产率的影响报道不一，有报道说提高污泥停留时间会减少 EPS的分泌，也有报道说，污泥停留时间对 EPS 没有影响。Chang 等[3]报道了污泥停留时间在3d、8d和33d时，污泥颗粒附着的EPS呈增加趋势。Lee 报道了在污泥停留时间 20d、40d和60d情况下，污泥中的 EPS 浓度是一定的，不受污泥停留时间的影响。但是蛋白质对多糖类的比例随污泥停留时间的增加而增加，同时过滤阻力也相应增加。蛋白质对多糖类的比例似乎作为一个重要参数对膜污染有很大影响，但对其中的机理并无解释。

SMP 被认为会随着污泥停留时间的增加而增加，原因可能是因为细胞的新陈代谢中老

细胞的死亡，会释放出较多的胞内物质。Nagaoka 等报道了在膜生物反应器中，经过 140天的连续操作，SMP 会有很大的积累并导致污泥黏度和过滤阻力的增加。相反的，Yamamoto等报道了上清液的 COD和TOC 并不随污泥浓度的提高而增加。细胞代谢的产物似乎并未对膜的污染造成很大的影响。Lee 的模型解释了在 F/M 较低水平(低于 1.2时)，较高的污泥浓度可以消耗掉部分的细胞破碎的释放物。而污泥停留时间 20d、40d 和60d 的污泥上清液过滤阻力和污泥停留时间无关。另外有研究发现，污泥停留时间控制在 30d 时，经过 30d的运行，上清液的过滤阻力有下降的趋势，而在污泥停留时间 10d 和 20d 时则没有这种现象，可能的解释是在较长的污泥停留时间情况下，部分上清液内的有机物被降解。很多的研究者都报道了膜生物反应器中的有机物积累和降解情况。在运用膜生物反应器处理市政污水过程中，上清液 TOC 发生了累积现象并在 160d 的运行后被降解。对这些现象的解释大多与有机物积累相关，经过稳定运行后，积累的大分子有机物被降解。这些解释都只是描述了这一现象，对于被降解的大分子有机物缺乏必要的分析，也没有被降解的直接证据。同时对于大分子有机物的来源也没有直接的证据支持。由于污水的条件不同，不同的污泥停留时间所需的达到稳态的时间也有所不同，初期的生物相不稳定可能会引起相对较高的有机物浓度。不同时间丝状菌的膨胀，也会引起上清液中有机物浓度的变化。上清液的实

验准备方法例如沉降性会影响离心效率，过滤效率也会对其测定带来干扰。

对于污泥颗粒粒径的影响，在运用膜生物反应器处理市政污水时，污泥停留时间分别为5d、20d和40d时，相应的平均颗粒粒径分别是14.82um、48.24um和30.61m。并未标明该粒径所占体积百分数或占污泥总量百分数，从分布看似乎存在一个优化值。一般来说，在同等体积负荷下，较小的污泥停留时间对应较低的污泥浓度，在同样的曝气强度下，混合液的扰动会加剧，颗粒间的剪切力增大，并导致大颗粒破碎，形成较小的粒径分布。污泥浓度升高时，趋势相反。而在膜生物反应器处理合成污水时，污泥停留时间为 20d、40d、60d.颗粒粒径有相似的分布，平均粒径分别是 5.2pm、6pm 和6.6m。在不同的反应器中，颗粒的粒径似乎有很大的不同，作者没有给出粒径是体积分布或是数量分布，不同反应器中的流体力学条件差异也会造成这些不同。

对于体积负荷对膜污染的影响也有报道。Nagaoka[17] 等报道了在不同的体积负荷下膜可持续过滤时间不同，较高的体积负荷会导致更快的膜污染。可能的原因是，在一定的污泥停留时间下，较高的体积负荷会导致较高的污泥浓度并产生较高的 EPS，这可能是造成

不同情况膜污染的原因。总之，对于污泥停留时间和 F/M 来说，似乎存在一个优化的问题。因为不同的污泥停留时间会改变污泥浓度，进而影响 F/M，导致生物相发生一系列的变化，例如菌的种类颗粒的粒径、EPS的产率、SMP 的浓度等。具体的污泥浓度和停留时间会因进水体积负荷和处理水的种类而有所不同，保持适度较高的污泥浓度似乎是适当的，但是，过高的污泥浓度也会带来过高的黏度并影响到传质和反应器的流体力学，导致更严重的膜污染。