近些年，陰離子聚丙烯酰胺對抗膜汙染作用,MBR被廣泛應用於廢水處理且相對傳 統方法更有效[1]. MBR的優勢在於在較高的MLSS (3 500 mg/L)下得到很高的COD和BOD去除率， 並伴隨很少的剩餘汙泥排放，同時其處理後的水可 以重複利用[2].另外，MBR沒有沉澱池隻需較小的 反應裝置.而MBR應用的主要障礙就是由於膜汙 染而引起的滲透通量急劇下降[3"6].溶解性微生物產 物(SMP)和胞外聚合物(EPS)被認為是產生膜汙染 的主要原因[78]，主要包含:蛋白質、多糖、脂多糖、脂蛋白及各種功能團(羧基，氨基，磷酸基)的高分子複 合物.大量實驗用於研究EPS不論是溶解性的 (SMP)還是細胞內的近年來大量文獻發表了各 種防汙物質，比如矽藻土、活性炭、鐵鹽和鋁鹽、無機 高分子物質、有機聚電解質以及天然有機物[KM4]. 1乂61^等[13]表示一些添加劑能顯著降低SMP濃度， 此外添加物可以促進形成更大的泥餅層從而減少膜 孔的堵塞來影響膜的孔隙率[15].目前研究大多是關 於高分子陽離子聚合電解質的作用，本實驗主要研究

濃液泵]

陰離子、兩性PAM(聚丙烯酰胺)和PAX混合複配對 _抗膜汙染的作用.

1實驗裝置與方法

1.1試驗裝置

本試驗采用三種絮凝劑如表1所示，由芬蘭凱 米拉化學品有限公司提供.

表1絮凝劑的基本性質

Table 1 The basic properties of flocculants

絮凝劑基本性質

A110陰離子聚丙烯酰胺，離子度低，相對分子量 高，常溫下為白色粉末

ZPAM8030L兩性物質，常溫下為白色粉末

PAX聚合氯化鋁（PAC)，常溫下為黃色粉末

本試驗汙泥短期過濾性質采用汙泥比阻測試裝 置（圖1)測得，濾膜采用孔徑〇. 45 /xm的混合纖維 素酯膜.通過測汙泥的過濾性能，確定絮凝劑最佳的 藥劑進行進一步研究.

在確定某種藥劑的基礎上，平行試驗比較單獨 投加絮凝劑以及一起投加兩種藥劑和未投加任何藥 劑的三個MBR膜汙染速率之間的關係，試驗所用 設備如圖2所示.MBR的有效容積為21 L，平板膜 組件浸沒於反應器水箱；膜組件為聚偏氟乙烯微濾 膜，平均孔徑為0.1 fxm，有效過濾麵積為0.1 m2;膜 組件下方設有穿孔曝氣管.膜過濾出水由蠕動栗控 製，每周期運行9 min,停泵1 min.膜內外的壓差由 電腦每隔2 min記錄一次，當膜內外的壓差（過濾阻 力的增加值ATMP)達到50 kPa即認為膜組件已被 汙染.接種汙泥來自於杭州市四堡汙水處理廠.待汙 泥在MBR係統中穩定後一次性把高分子絮凝劑投 加到反應器中，MBR的操作條件和進水水質特征如

表2所不.

為避免任何有機物供給質量濃度的波動，實驗 采用人工配水，陰離子聚丙烯酰胺對抗膜汙染作用,濃水箱中模擬生活汙水所用藥劑及 用量如表3所示.

風機

丨丨丨較管 丨丨|丨MBR池

| PLC控製器一|

圖2膜生物反應器示意圖 Fig. 2 The image of membrane bioreactor 表2 MBR的操作條件和進水水質特征

項目結果

有機負荷D0. 24

MLSS/(mg • L-1)7 058 〜8 819

出水流量/(mL • miiT1)50.06士1

水溫/C25

進水pH7. 2 〜7. 5

進水 CODAmg* ir1)655

進水氨氮八11^» L-1)26

注：1)有機負荷表示單位質量的汙泥在單位時間內接受的 COD 量.

表3濃水箱中模擬生活汙水的成分

Table 3 The characteristics of the feed

組分質量濃度/(mg* L_[)

三水醋酸鈉(CH3COONa • 3H20)7 757. 14

氯化銨(NH4CI)592.14

磷酸二氫鉀（KH2PO4)137. 00

蛋白腖258.57

酵母膏103. 43

硫酸鎂（MgS04 • 7H20)170. 71

硫酸錳（MnS04 • H20)9. 46

硫酸亞鐵(FeS04 • 7H20)1.47

1.2分析測試方法

MLSS測定采用重量法[16]，汙泥形態通過生物 顯微鏡（CX 31，01ympus，中國）觀察，Zeta電位采 用納米粒度儀（Nano ZS90, Malvern,英國）測試， CST(毛細吸水時間）采用便攜式（204B型，Triton electronics)來測定：

2結果和討論

2.1汙泥短期過濾性能

一般認為，在恒定壓力下過濾汙泥，單位時間內 濾液體積越多，汙泥過濾性能越好.投加混凝劑曝氣 5 min後投加絮凝劑（PAX)曝氣25 min後，汙泥的 短期過濾情況如圖3所示.

K

(1)

濾阻力的增加值，kPa/m;ATMP為過濾阻力的增 加值，kPa;Q為膜通量，m3/d“為MBR動態運行 時間，d;A為膜組件有限膜麵積，m2.

(Qt)/A

式中：K為膜組件單位麵積處理單位模擬汙水時過

ATMP

Fig. 3 The fllterability of mixed liquor with different addition

從圖3可以看出：大分子絮凝劑 (Z APAM8030L)與混凝劑（PAX)的複配效果 < 小 分子絮凝劑(A110)與混凝劑(PAX)的複配效果，投 加A110 10 mg/L + PAX 500 mg/L的活性汙泥混 合液在獲得相同濾液體積所用的過濾時最短，短期 過濾性能最佳.以過濾時間500 s做比較，投加 A110 10 mg/L+PAX 500 mg/L的活性汙泥的濾 液體積是投加 ZAPM8030L 10 mg/L + PAX 500 mg/L的1. 6倍，是空白對照的2倍.

2.2 MBR長期運行

投加絮凝劑於兩個MBR反應器中長期運行， 陰離子聚丙烯酰胺對抗膜汙染作用,運行過程中定期補加小劑量（每三天補加一次藥劑， 投加劑量為首加劑量的1/3)，分別為單獨投加PAX 和投加A110與PAX複配，另外設立一個不投加任 何絮凝劑的對照組.

2.2. 1膜汙染速率

_運行到12 d時，所有實驗組由電腦記錄的跨 膜壓差(過濾阻力的增加值ATMP)達到50 kPa

以單位膜麵積處理單位水量時TMP的增長率 來表示膜汙染的快慢[17]，其公式為

膜汙染速率比較如圖4所示，對照MBR在運 行第6 d時，ATMP達到44. 5 kPa，K值為11. 45 kPa/m;單獨投加投加混凝劑的MBR運行第10 d時 ATMP達到44 kPa，K值為6. 79 kPa/m;複配方式投 加的MBR運行12 d時ATMP達到47. 2 kPa,K•值為 6.07 10^/111，為未投加藥劑\©1^的53.01%，且小於 單獨投加混凝劑的MBR這表明:該種複配方式能有 效延緩膜汙染且較單獨使用效果更好.

2. 2.3 毛細吸水時間（CST)

CST在汙水處理中體現的是汙泥脫水性能的 好壞，也可以評價MBR汙泥過濾性能.MBR反應 器內活性汙泥的CST值如圖6所示，可見空白對照 MBR的CST隨時間增長不斷變大，表明其活性汙 泥過濾性能和脫水性能越來越差D9]，單獨投加 PAX的MBR得活性汙泥的CST可以認為其CST 值基本保持穩定，投加PAX和A110兩種藥劑的 MBR的活性汙泥的CST有微小的上升趨勢，但是 CST的最終值依然比空白對照以及單獨投加PAX 的CST值低，可見投加PAX和A110兩種藥劑的 MBR的活性汙泥的汙泥脫水性能較單獨投加PAX 以及不投加藥劑的MBR的活性汙泥汙泥脫水能力 好，並且可以長期保持比較穩定的CST值.

圖6汙泥毛細吸水時間（CST)比較 Fig. 6 The CST profiles of sludge in different MBR systems

3陰離子聚丙烯酰胺對抗膜汙染作用結論

結合短期和長期MBR的運行，進行了 PAX和 分子聚丙烯酰胺對抗膜汙染的研究.通過死端過濾， 確定小分子聚丙烯酰胺(A110)與PAX複配效果較 好，此時，過濾性能較空白活性汙泥的過濾性能提高 一倍.根據MBR長期運行情況確定A110和PAX 混合複配投加對過濾性能地提高要優於PAX單獨 投加，且PAX和A110混合複配投加使MBR正常 運行時間延長，運行總時間達到空白組運行時間的 2倍，同時A110和PAX混合複配投加可明顯提高 活性汙泥的CST且長時間保持.

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