【摘 要】
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膜生物反应器（membrane bioreactor,MBR）是一种膜分离技术与传统活性污泥法相结合的崭新工艺,具有众多优势,在污水处理与回用领域极具竞争力。然而膜污染和高能耗等问题仍然限制了该工艺的发展,对总磷的去除效果也难以达到理想的水平。近年来,菌藻共生体系由于其较高的营养物质去除率和低曝气强度在水处理领域备受关注。在MBR中引入藻类,结合两者优势实现高质量出水水质,解决微藻流失及难以回收的
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膜生物反应器（membrane bioreactor,MBR）是一种膜分离技术与传统活性污泥法相结合的崭新工艺,具有众多优势,在污水处理与回用领域极具竞争力。然而膜污染和高能耗等问题仍然限制了该工艺的发展,对总磷的去除效果也难以达到理想的水平。近年来,菌藻共生体系由于其较高的营养物质去除率和低曝气强度在水处理领域备受关注。在MBR中引入藻类,结合两者优势实现高质量出水水质,解决微藻流失及难以回收的问题。因而,MBR工艺与菌藻共生体系的结合,在污水处理及回用领域方面表现出巨大的发展潜力。本研究紧密围绕MBR中菌藻共生体系,考察藻类投加后的MBR的运行效能变化,结合污泥混合液及膜表面污染层的胞外聚合物（extracellular polymeric substances,EPS）等评价检测指标的变化,明确菌藻共生体系的生物聚集机制,探究MBR膜污染控制新策略,主要研究内容及结果包括:（1）考察藻类投加对MBR内菌藻共生体系污染物去除的影响,结果表明在菌藻共生体系下污染物去除率有一定的提高,其中总磷（total phosphorus,TP）去除率的提高尤为明显,达到了42.0%,化学需氧量（chemical oxygen demand,COD）和氨氮（ammonium nitrogen,NH4+-N）的去除率也有小幅度的提高。通过检测菌藻共生体系的EPS各层组分及比值发现:微藻-膜生物反应器（algae-membrane bioreactor,AMBR）的结合胞外聚合物（bound extracellular polymeric substances,B-EPS）中PS和PN相比对照组均呈现了下降的趋势,PN/PS值降低了17.1%,对膜污染有更大的减缓作用;通过考察混合液特性表明:污泥特性方面常规指标变化波动均属正常,PSD的分布清晰地显示了粒径分布的峰值变化趋势,AMBR的可滤性大幅提高,幅度高达63.7%。（2）从热力学角度考察MBR内菌藻共生体系的膜表面污染物表明:微藻的加入使得污泥絮体的亲疏水性得到改变,增加了污泥絮体的亲水性能,显著降低污泥絮体的膜污染潜势。通过比较污泥絮体自身与膜之间的相互作用能表明,AMBR内絮体之间的聚集和粘附到膜上的能垒均大于对照膜生物反应器（control-membrane bioreactor,CMBR）,膜污染倾向降低。（3）探究藻类投加对MBR内膜污染的影响状况,CMBR的膜污染速率集中在0-4k Pa/d,而AMBR的膜污染速率集中在0-2 k Pa/d的范围内,总体一直低于CMBR,加入藻类的MBR膜污染情况得到改善。通过过滤阻力分布实验表明:CMBR的内部阻力Rf是AMBR的内部阻力的1.48倍,污泥混合液中胶体和可溶性有机物等微小污染物的量更大,对膜的永久损伤性也更严重。
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