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發(fā)布時(shí)間:2022年12月16日 08:59 作者:環(huán)保在線 點(diǎn)擊數(shù):次
來源:環(huán)保在線
導(dǎo)讀:對(duì)EPS的研究有利于進(jìn)一步揭示膜污染的機(jī)制。而要想減緩EPS對(duì)膜污染的影響,就必須優(yōu)化操作條件、調(diào)控混合液、定期清洗膜組件。
01 什么是EPS?
姓名:胞外聚合物,一種能讓細(xì)胞胞外顆粒物結(jié)合在一起并使其粘附到底物上的高分子物質(zhì)。
英文名/外號(hào):extracellular polymeric substances,你也可以叫它EPS。
籍貫:EPS主要來自于細(xì)胞內(nèi)分泌、細(xì)胞自溶或者從廢水中吸附等。
特長:EPS的主要作用有,吸附無機(jī)離子的作用去除污染物;吸附外界的有機(jī)物來聚集水環(huán)境中的營養(yǎng)物;消化外界大分子物質(zhì)以滿足營養(yǎng)需求;形成保護(hù)層來阻礙有害的外部環(huán)境。在有機(jī)負(fù)荷比較低的情況下,EPS能作為碳源和能源,能聚集絮體和生物膜的細(xì)菌細(xì)胞
聯(lián)系方式:EPS的提取方法一般分為物理方法(離心、超聲波、熱處理等)、化學(xué)方法(硫酸提取法、氫氧化鈉提取法、EDTA 提取法、離子交換樹脂法、戊二醛提取法等)和物理化學(xué)方法(甲醛——超聲波法、甲醛離心法和超聲波——陽離子樹脂法等)。
社會(huì)關(guān)系:EPS的含量隨有機(jī)物濃度降低而逐漸下降;污泥停留時(shí)間SRT延長會(huì)引起EPS含量降低;污泥負(fù)荷F/M降低、溶解氧DO質(zhì)量濃度升高和pH值偏堿時(shí),有利于EPS的合成。
02 EPS對(duì)膜污染有啥影響?
其實(shí),早在上個(gè)世紀(jì)90年代初期,就已經(jīng)有EPS對(duì)MBR過濾影響的報(bào)道,近年來更是受到廣泛關(guān)注。EPS一方面使得污染物容易在膜表面沉積并形成致密的濾餅層,另一方面會(huì)惡化污泥混合液可濾性。EPS是膜通量下降的主要原因。因此, 對(duì)EPS的研究有利于進(jìn)一步揭示膜污染的機(jī)制。
1、EPS濃度對(duì)膜污染的影響
MBR中污泥沉降性能主要由反應(yīng)器中累積的高濃度EPS影響,當(dāng)EPS大于100mg/g時(shí),污泥沉降性能開始惡化。MBR中污泥濃度很高時(shí),黏度和溶解性物質(zhì)就成為膜通量下降的主要因素。EPS濃度增高使得溶解性物質(zhì)增多,混合液黏度增大,從而不利于DO的擴(kuò)散,使污泥系統(tǒng)充氧困難,影響菌膠團(tuán)的正常生理活動(dòng),并使TMP極大地提高。EPS的質(zhì)量濃度與膜污染呈線性關(guān)系,即污泥中的EPS含量越高,污染阻力越大,膜污染也越嚴(yán)重。
2、EPS的種類對(duì)膜污染的影響
EPS可分為緊密粘附EPS(簡稱TB-EPS)和松散附著EPS(簡稱LB-EPS),EPS的種類不同對(duì)于膜污染的貢獻(xiàn)程度也不同。與緊密粘附EPS相比,松散附著EPS與膜污染阻力呈現(xiàn)強(qiáng)顯著相關(guān)。松散附著EPS是引起污泥混合液中Zeta電位、污泥黏度μ和SVI變化的主要原因,而這三者與膜污染阻力呈現(xiàn)良好的相關(guān)性。
3、EPS的組分對(duì)膜污染的影響
EPS的主要成分為多糖和蛋白質(zhì),約占EPS總量的70%——80%,而腐殖質(zhì)、核酸、糖醛酸、脂類和氨基酸等含量較低。EPS中蛋白質(zhì)和糖類的比值對(duì)膜污染有很大的影響,二者比值下降會(huì)造成污泥絮體疏水性能下降、沉降性能變差,從而使絮體與水難以分離,最終加快膜污染速率。蛋白質(zhì)類LB是影響MBR膜污染的主要物質(zhì),膜通量隨著蛋白質(zhì)比例的減少而增加。蛋白質(zhì)易在膜表面沉積和累積,填充膜免污染物間的微小空隙,從而降低膜表面濾餅層的滲透性能。
而濾膜污染過程分析表明,濾餅層的形成是控制膜污染的決定性階段,因此,蛋白質(zhì)對(duì)膜污染的表征是了解膜污染機(jī)制、優(yōu)化膜污染控制及清洗的關(guān)鍵。
03 如何減緩EPS對(duì)膜污染的影響?
通過分析EPS的定義功能以及對(duì)膜污染的影響可知,EPS是MBR膜污染中的主要污染物。而要想減緩EPS對(duì)膜污染的影響,就必須優(yōu)化操作條件、調(diào)控混合液、定期清洗膜組件。
1、優(yōu)化操作條件
優(yōu)化膜分離操作條件,將反應(yīng)器控制在次臨界通量下運(yùn)行,可以有效地防治膜污染。
膜過濾有兩種基本模式:錯(cuò)流過濾和終端過濾。錯(cuò)流過濾雖是針對(duì)終端過濾易污染的缺點(diǎn)而提出的,但能量消耗大;終端過濾能量利用率高,但易加快膜污染速率。
具體優(yōu)化操作如下:
對(duì)于過濾活性污泥而言,采用錯(cuò)流過濾可以降低膜污染;控制合理的曝氣強(qiáng)度和抽吸時(shí)間可以有效地減少顆粒物質(zhì)在膜面的沉積,減緩膜污染。間歇運(yùn)行、增加曝氣量等均可以減緩膜污染速率。以膜組件的堵塞特征及曝氣效率為依據(jù)調(diào)節(jié)SRT,可以控制膜污染。
2、采用化學(xué)方法調(diào)控混合液
待處理液污泥濃度越高,越容易在膜表面吸附沉積,導(dǎo)致污染,故可以對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理。比如,通過添加化學(xué)試劑來改善混合液性質(zhì),從而控制膜污染。但要注意添加的物質(zhì)不可對(duì)微生物產(chǎn)生毒性作用,以免影響出水水質(zhì)及污泥回收利用。這些化學(xué)試劑主要分為絮凝劑和吸附劑。
1)添加絮凝劑
絮凝劑可以絮凝游離的EPS,改善泥水分離性能,提高了混合液的可過濾性,常用的絮凝劑主要有氯化鐵和硫酸鋁。
添加絮凝劑后,EPS堵塞和吸附在膜孔內(nèi)的概率變??;活性污泥在膜表面的泥餅層比較疏松、孔隙率高、透水性好,從而有利于延緩TMP增長和維持膜通量。簡單點(diǎn)來說,絮凝劑可顯著降低EPS濃度,同時(shí)改善濾膜的水力學(xué)性能。
2)添加吸附劑
吸附劑可以降低系統(tǒng)中的有機(jī)物含量。定量投加粉末活性炭(PAC)可以形成生物活性碳(PAC),這不僅使污染絮體的可壓縮性減少,而且使微生物絮體中的EPS減少,改變膜表面的凝膠層結(jié)構(gòu),保持較高的膜通量。投加PAC后,主要對(duì)絮體尺寸分布和污泥表觀黏度產(chǎn)生影響,從而降低濾餅阻力。
因此,只有在SRT較短且定期投加PAC時(shí),其對(duì)膜污染的抑制作用才會(huì)明顯。
3、定期清洗膜組件
一旦膜孔堵塞及凝膠層形成后,運(yùn)行過程中的水力作用很難將其去除,必須進(jìn)行膜清洗。定期清洗膜組件可以去除沉積在膜表面的EPS,提高膜通量。常用的清洗方法有機(jī)械清洗、化學(xué)清洗、電清洗以及超聲波清洗等。其中,電清洗和超聲波清洗效果最好,但運(yùn)行費(fèi)用太高。機(jī)械清洗效果不理想,一些與膜結(jié)合緊密的物質(zhì)去 除不掉。相比之下,化學(xué)清洗最為經(jīng)濟(jì)有效。一般最常用的清洗劑有硝酸、檸檬酸、鹽酸,氫氧化鈉、氫氧化鉀、次氯酸鈉等。值得一提的是,對(duì)于不同的膜組件,采用的藥劑不同,但一定要注意不能殺死微生物。
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