一種膜生物反應(yīng)器膜污染抑制劑的制備及其應(yīng)用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于采用生化方法對(duì)污水進(jìn)行處理的技術(shù)，具體涉及一種對(duì)膜生物反應(yīng)器膜污染抑制劑的制備及應(yīng)用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]膜生物反應(yīng)器(MBR)技術(shù)是微濾膜(MF)或超濾膜(UF)過(guò)濾技術(shù)與傳統(tǒng)活性污泥工藝(CAS)相結(jié)合的新型工藝，具有占地面積小、出水水質(zhì)好及自動(dòng)化程度高等眾多優(yōu)點(diǎn)。然而，在過(guò)濾過(guò)程中膜與污泥混合液相互作用而發(fā)生的膜污染現(xiàn)象，降低了膜通量，并由此限制了 MBR工藝的進(jìn)一步廣泛應(yīng)用。如何減緩膜污染，穩(wěn)定膜通量是目前MBR工藝國(guó)內(nèi)外研宄者亟需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
[0003]前期研宄中，眾多研宄者通過(guò)調(diào)控MBR污泥混合液以減緩膜污染已初見(jiàn)成效，通過(guò)向污泥混合液中投加粉末活性炭、無(wú)機(jī)混凝劑或絮凝劑等改善污泥可濾性，旨在減緩膜污染。然而長(zhǎng)期運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)投加助濾劑減緩膜污染程度有限，由于助濾劑的存在發(fā)生了更為復(fù)雜的膜污染行為。如無(wú)機(jī)污染增加、膜清洗困難等問(wèn)題，限制了該方法的應(yīng)用。膜污染的實(shí)質(zhì)是膜表面生物膜的形成過(guò)程，如何抑制生物膜的形成一直是傳統(tǒng)控制措施面臨的最大問(wèn)題?；谌后w感應(yīng)(QS)原理，以生物抗污染措施減緩MBR膜污染的研宄備受關(guān)注，一種通過(guò)干擾群體感應(yīng)，利用群體淬滅(QQ)控制膜污染的新型生物方法成為研宄熱點(diǎn)。與傳統(tǒng)MBR膜污染控制措施相比，針對(duì)信號(hào)分子的控制方面展開(kāi)研宄，有望從根本上解決MBR的膜污染問(wèn)題。基于QQ技術(shù)的膜污染抑制劑，具有高效、低毒、持久及低成本等優(yōu)勢(shì)，對(duì)MBR工藝實(shí)際工程應(yīng)用具有光明的前景。
[0004]目前，針對(duì)信號(hào)分子降解或淬滅的研宄取得了一定的成果，國(guó)外文獻(xiàn)(Environmental Science and Technology,2009, 43(19):7403-7409)報(bào)道了一 種將QQ酶固定在磁性載體上的技術(shù)，投加至MBR中表現(xiàn)出明顯的減緩膜污染效果。文獻(xiàn)(Environmental Science and Technology, 2011，45:1601-1607)將醜基轉(zhuǎn)移酶固定在膜表面，具有明顯減緩膜污染的作用。然而，這些研宄中仍存在許多問(wèn)題，如酶提純工藝復(fù)雜、費(fèi)用昂貴、穩(wěn)定性差等。文獻(xiàn)(Journal of Membrane Science, 2012, 412:130-136)探索出新方法，用微孔膜包覆QQ菌以減緩膜污染，然而這種微生物-管束僅能降解擴(kuò)散到管束中的溶解性信號(hào)分子，對(duì)于未擴(kuò)散至微生物-管束中的信號(hào)分子無(wú)淬滅效應(yīng)。
[0005]基于此，本發(fā)明提出了一種膜生物反應(yīng)器膜污染抑制劑，結(jié)合MBR污泥混合液特性及膜污染特點(diǎn)，提出了向MBR投加基于QQ技術(shù)的一種膜污染抑制劑，以期以較低的成本，實(shí)現(xiàn)MBR膜污染減緩。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的是，提出一種膜生物反應(yīng)器膜污染抑制劑，以完善現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0007]—種膜生物反應(yīng)器膜污染抑制劑的制備及其應(yīng)用方法，分為制備以及應(yīng)用兩部分。膜生物反應(yīng)器膜污染抑制劑的制備，通過(guò)以下步驟完成:
[0008](I)配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2?4%的海藻酸鈉溶液600mL，攪拌均勻待用；配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30?45%的大蒜素溶液250mL，攪拌均勻待用；配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5?8%的溴化呋喃酮乙醇溶液150mL，攪拌均勻待用；
[0009](2)將配制好的大蒜素溶液與含有溴化呋喃酮的乙醇溶液混合攪拌均勻，然后與海藻酸鈉溶液均勻混合，靜置陳化2?4h ;
[0010](3)用蠕動(dòng)泵抽吸步驟(2)陳化后的三種溶液的混合液，經(jīng)孔徑為2mm的噴嘴滴入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的氯化鈣溶液中，形成的微球浸沒(méi)于氯化鈣溶液中定形4?6h，微珠經(jīng)抽濾后冷凍干燥。由海藻酸鈉形成包埋物質(zhì)，微球內(nèi)含有的大蒜素與溴化呋喃酮作為減緩膜污染的抑制劑。
[0011]膜生物反應(yīng)器膜污染抑制劑的應(yīng)用方法:
[0012]配制不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的海藻酸鈉溶液、大蒜素溶液、以及溴化呋喃酮乙醇溶液，然后滴入氯化鈣溶液中形成微珠并進(jìn)行冷凍干燥，向膜生物反應(yīng)器內(nèi)I次性投加冷凍干燥后含有膜污染抑制劑的微珠，投加量與污泥濃度(MLSS)的質(zhì)量濃度比為1:50?70。
[0013]本發(fā)明的原理為，細(xì)菌依靠QS信號(hào)分子進(jìn)行細(xì)胞間的交流，信號(hào)分子濃度可決定生物膜形成及胞外聚合物(EPS)分泌。膜污染抑制劑中含有的大蒜素及溴化呋喃酮，可有效阻斷MBR中主導(dǎo)信號(hào)分子間的交流，使信號(hào)分子累積濃度維持在閾值以下，致使目的基因無(wú)法表達(dá)，減少微生物代謝產(chǎn)物的分泌，抑制生物膜形成，從而減緩MBR膜污染。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)以及產(chǎn)生的有益效果是:
[0015](I)投加膜污染抑制劑后，顯著降低MBR膜污染速率，同時(shí)MBR對(duì)有機(jī)物、氨氮及總磷的去除率并未受到影響。
[0016](2)大蒜素與溴化呋喃酮分別對(duì)MBR不同主導(dǎo)信號(hào)分子具有淬滅效應(yīng)，其聯(lián)合使用具有協(xié)同效應(yīng)，對(duì)MBR中存在的信號(hào)分子具有廣譜淬滅效應(yīng)；利用海藻酸鈉包埋技術(shù)制成微球，可有效解決抑制劑流失問(wèn)題；
[0017](3)膜污染抑制劑可降低微生物增殖速率，降低活性污泥濃度，減小污泥處置費(fèi)用；
[0018](4)膜污染抑制劑的制備以及使用，應(yīng)用具有成本低、操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0019]所示附圖為不同工況下MBR膜污染情況的對(duì)照?qǐng)D。附圖中CMBR表示對(duì)照組反應(yīng)器，HMBR表示投加膜污染抑制劑的反應(yīng)器。
[0020]實(shí)施具體方式
[0021]下面通過(guò)具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明提出的制備技術(shù)及應(yīng)用方法作進(jìn)一步的說(shuō)明。應(yīng)用效果參照附圖。需要說(shuō)明的是下述實(shí)施例是敘述性的，而不是限定性的，不以此實(shí)施例限定本發(fā)明所要求的保護(hù)范圍。實(shí)施例中使用的原料均為市購(gòu)產(chǎn)品。
[0022]膜污染抑制劑的制備通過(guò)以下步驟完成:
[0023](I)配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2?4%的海藻酸鈉溶液600mL，攪拌均勻待用；配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30?45%的大蒜素溶液250mL，攪拌均勻待用；配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5?8%的溴化呋喃酮乙醇溶液(溴化呋喃酮溶于乙醇中)150mL，攪拌均勻待用；
[0024](2)將配制好的大蒜素溶液與含有溴化呋喃酮的乙醇溶液混合攪拌均勻，然后與海藻酸鈉溶液均勻混合，靜置陳化2?4h ;
[0025](3)用蠕動(dòng)泵抽吸步驟(2)陳化后的三種溶液的混合液，經(jīng)孔徑為2mm