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试验采用特殊设计、自制的动态膜生物反应器,将膜组件分为5片小膜置于反应器中,并保持运行时的微环境基本一致。间隔一段时间取出其中一片膜片,观察动态膜的组成及结构,通过比较分析,揭示动态膜形成过程中过滤性能、阻力特性与动态膜性质的相关性。
反应器运行10min后出水浊度就小于5NTU。形成初期的动态膜阻力为0.39x109m-1,~0.88×109m-1,随过滤进行阻力逐步增大,第22d时膜阻力突增至22.65x109m-1。反应器对COD、NH3-N、TP去除率分别为87.0%~90.0%、81.0%~85.5%和16.5%~38.2%.
污泥层面密度在过滤过程中逐渐增大,无明显突变,与膜阻力突变不相关。链状菌、杆状菌和少量球状菌等微生物始终是动态膜的主要成份,质量分数约为50%~85%,但与膜阻力突变无相关性。动态膜滤饼层中胞外聚合物含量在运行过程中逐渐增大,质量分数却逐渐减少。EPSB-蛋白质含量与膜阻力的突变显著相关。无机盐含量的增加与膜阻力的增大有显著相关性,且氯化物、Na盐、Fe盐、Al盐和Ca盐等物质的沉淀是造成膜阻力突变的重要因素。
不同时期动态膜上污泥颗粒的平均粒径分别为72.359μm、83.577μm、67.310μm、106.001μm和131.633μm,但均小于活性污泥絮体。
根据自生动态膜不同时期的结构及阻力特性,将动态膜的形成和发展分为3个阶段:a)“镶嵌快滤”阶段——污泥絮体镶嵌于无纺布纤维丝之间,平均当量孔径为数十微米,膜阻力为0.395x109m-1~0.88×109m-1,出水中仍有较多颗粒;b)“网状覆盖”阶段——滤饼层表面呈网状分布,膜孔径在2.78μm~6.49μm之间,孔隙率高达36.1%~40.2%,阻力为2.74x109m-1—3.77x109m-1,出水水质较好,微生物增殖和小颗粒堵塞为孔径缩小的主要原因;c)“膜孔堵塞”阶段——平均当量孔径缩小至0.97μm,孔隙率降为21.7%,是造成膜阻力突变至2.26x1010m-1的主要原因。