高盐废水MBR水处理工艺

2.2不同盐度下MBR-2上清液SMP与出水的3DEEM

不同盐度下MBR-2上清液SMP和出水的三维荧光光谱图如图3所示。各组光谱图中均含上述3个主要特征峰,当盐度提高至30g˙L-1时,MBR-2的出水中出现第4个荧光峰D,其中心位置(λex/λem)位于200~275/335~380nm,属于色氨酸类蛋白质。

盐度在3~9g˙L-1范围时,MBR-2上清液SMP中色氨酸浓度骤升,类腐殖酸物质荧光强度略有减弱并伴随着C峰出现较大蓝移,随着盐度的继续提高,三峰强度均有所减弱。在MBR-2出水荧光光谱图中,同样在盐度9g˙L-1附近时,色氨酸荧光强度达到最大,类腐殖酸物质荧光峰强度则随着盐度的升高而减弱。

分析其可能原因,盐度的提高使得微生物细胞内生成很多参与调渗作用的大分子蛋白,而MBR-2系统中部分微生物分泌物会先一步粘附在BCOR的填料上,由于生物接触氧化池中生物种类丰富,复杂的大分子有机物经过生物膜的层层分解吸收逐渐被转化为更为简单的构型。

对比MBR-2的出水与污泥上清液中SMP的三维荧光光谱,可见不同盐度条件下经过MBR处理后3个荧光峰强度均有不同程度的减弱,说明MBR对三类荧光物质均有拦截,在盐度为30g˙L-1时,MBR-2系统出水中出现色氨酸类蛋白质特征峰且表征类腐殖酸物质的C峰出现较大蓝移,推测过高的盐度造成部分细胞破裂,溶出的细胞质与经过膜过滤而断裂的特定基团结合进而生成芳香族蛋白质。

2.3不同盐度下SMP与出水三维荧光图荧光特性

MBR-1与MBR-2在不同盐度下上清液SMP和出水荧光特性列于表1。无海水投加时作为对照组的MBR-1中污泥上清液SMP与出水相比类腐殖酸峰发生蓝移伴随着出水中色氨酸强度增强,即膜生物反应器会使较大的有机物颗粒破碎成较小的碎片,而MBR-2因耦合了生物接触氧化池,复杂的芳香族化合物与大颗粒有机物已被先一步分解,进而其出水与污泥上清液中SMP荧光性质无明显区别。

表1MBR-1与MBR-2中SMP与出水荧光特性

在盐度为3~9g˙L-1范围内,对照组MBR-1上清液SMP中类腐殖酸物质累积,组合工艺MBR-2中色氨酸浓度骤升且类腐殖酸物质峰蓝移。盐度一定范围内的上升使微生物细胞内调节机制启动,参与调渗作用的某些大分子蛋白等产出增多,而MBR-2系统中部分微生物分泌物会先被生物接触氧化池填料截留并经过生物膜的分解吸收而转化为较简单的构型。

在盐度为18~30g˙L-1范围时,盐度的微生物毒害作用增强,微生物细胞发生脱水甚至破裂,两系统中SMP均随着盐度继续上升特征峰强度下降,微生物产物生产量减少。在盐度为30g˙L-1时,MBR-2系统出水中类腐殖酸物质峰蓝移,出现的色氨酸类蛋白质特征峰则可能是高盐环境下微生物溶出的原生质与之前因膜过滤而断裂的基团的产物。

值得注意的是不同盐度环境下,MBR-2中三峰的荧光强度均弱于MBR-1,同时,BCOR-MBR组合工艺的出水TOC浓度均低于对照MBR,即耦合的BCOR可吸附部分复杂有机酸等大分子物质,从而降低了MBR-2的膜污染速度。

3结论

1)在不同盐度条件下,MBR-1、MBR-2中SMP的三维荧光光谱均包含3个特征峰,分别为2个代表类腐殖酸的特征峰和表征类溶解性微生物产物特征峰。两系统的出水荧光光谱中除了包含以上3个特征峰,在盐度为30g˙L-1时MBR-2系统出水中出现色氨酸类蛋白质的特征峰。

2)对照组MBR-1在0~9g˙L-1的盐度环境下,代表类腐殖酸物质的特征峰荧光强度随盐度的提高而显著增强,在盐度为9~30g˙L-1时,MBR-1的3个特征峰荧光强度都不同程度的减弱。MBR-2系统只有在盐度提高到9~18g˙L-1时,代表色氨酸的特征峰荧光强度增强明显且类腐殖酸峰蓝移,在此范围之外的其他盐度下荧光峰都没有明显变化。

3)对照组盐度的提高使得微生物抗逆性增强,细胞内某些大分子蛋白等参与调渗作用的物质产出增多,而耦合了BCOR的MBR-2中悬浮颗粒和大分子有机物会先一步分解为小分子可溶物质,进而在某种程度上延缓了盐度的冲击。

4)不同盐度条件下,BCOR-MBR组合工艺的出水TOC浓度均低于对照MBR,在MBR-2中三峰的荧光强度均弱于MBR-1,说明生物氧化池吸附了部分复杂有机酸等大分子物质,从而降低了MBR-2的膜污染速度。

5)将MBR中SMP与出水对比来看,经过膜过滤作用类腐殖酸物质与类溶解性微生物产物均有拦截,且对类腐殖酸物质的拦截明显强于类溶解性微生物产物,在盐度为9~18g˙L-1时,这种拦截作用尤为明显。

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