填料添加方式对MBR运行稳定性及膜污染特征的影响

为提高MBR的去除性能并延缓膜污染,采用复合型悬浮生物膜强化膜生物反应器(hybrid suspended biofilm enhanced membrane bioreactor, HSBE-MBR)处理生物制药废水,考察了填料添加方式对HSBE-MBR中典型污染物的去除特征、运行稳定性及膜污染特征的影响,并分析了膜污染机理。结果表明：缺氧区和好氧区添加填料时(工况1),TCOD、${{\rm{NH}}_4^ + }$-N和TN平均去除率分别为91.61%、97.08%和79.40%;缺氧区、好氧区及膜区添加填料时(工况2),TCOD、${{\rm{NH}}_4^ + }$-N和TN平均去除率分别为91.09%、97.24%和83.66%。在上述2种工况下,HSBE-MBR对TCOD、${{\rm{NH}}_4^ +} $-N和TN均具有良好的去除性能,且运行稳定性良好,工况2中TN去除率提高了4.26%。在工况1下,膜运行时间为0.02~8.17 d;在工况2下,膜运行时间为0.26~138 d。
2种工况下的膜污染机理均以滤饼层污染为主,滤饼层阻力占比分别为94.7%和90.1%;膜区添加填料能够减缓膜表面滤饼层的形成,使滤饼层阻力降低8.07%;同时,混合液中溶解性微生物代谢产物(soluble microbial products, SMP)、松散结合EPS (loosely bound-EPS, LB-EPS)和紧密结合EPS (tightly bound-EPS, TB-EPS)浓度分别由(63.70±12.95)、(13.97±2.03)和(153.82±12.64) mg·g⁻¹(工况1)降低为(31.77±3.17)、(9.11±0.40)和(78.12±18.92) mg·g⁻¹(工况2)。粒度分布测定结果表明,膜区添加填料后,污泥平均粒径从31.35 μm(工况1)增大至34.71 μm(工况2)。根据污染物去除特征及膜污染特征,确定最优添加方式为在缺氧区、好氧区和膜区添加填料。上述研究结果可为提高MBR运行稳定性并改善膜污染提供参考。