膜_生物反應(yīng)器處理餐飲廢水過(guò)程中溶解性有機(jī)物的遷移變化特性研

1、第一作者 :何 磊 , 男 , 1985年生 , 碩士研究生 , 研究方向?yàn)樗廴究刂乒こ獭?#通訊作者。 *上海市科委項(xiàng)目 (No. 08231200200、 No. 09DZ1204200 。膜 生物反應(yīng)器處理餐飲廢水過(guò)程中溶解性有機(jī)物的遷移變化特性研究*何 磊 1 王志偉 1# 吳志超 1 王 旭 2(1. 同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 , 污染控制與資源化研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 , 上海 200092;2. 上海子征環(huán) 境技術(shù)咨詢有限公司 , 上海 200092摘要 借助于凝膠過(guò)濾色譜 (GFC 分子量測(cè)定技術(shù)和三維熒光 (EE M 光譜技術(shù) , 對(duì)膜 生物反應(yīng)器 (M BR 處理 餐飲廢水

2、過(guò)程中溶解性有機(jī)物 (DOM 的遷移變化特性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明 , GFC 分析中 , 在析出的前 12min, 除了調(diào)節(jié)池出水 , 其他各工藝階 段 (原水、 氣浮池出水、 M BR 出水 水樣中均有大分子有機(jī)物 (分子量 >400ku 出現(xiàn) , 且隨 著處理過(guò)程的 進(jìn)行 , 水樣 DOM 的 GFC 峰 不斷向小分子量區(qū)域遷移 , 峰強(qiáng)不斷增強(qiáng) ; 原水、 調(diào)節(jié)池出水、 氣浮 池出水中 DOM 的主要熒光物質(zhì) 為色氨酸類 , 且峰強(qiáng)只 有較小的 變化 , M BR 出水中 DOM 主要熒光物質(zhì)為富里酸類 , 峰強(qiáng)總和不足進(jìn)水中熒光物質(zhì)的 28%; M BR 工藝處理餐飲廢水過(guò)程中

3、, 微生物 新陳代謝和膜的截留作用導(dǎo)致廢水中 DOM 的分子量發(fā)生遷移 , 熒光物質(zhì)的結(jié)構(gòu)及官能團(tuán)均發(fā)生了變化。關(guān)鍵詞 M BR 餐飲廢水 分子量 三維熒光光譜Research on the transformation and variations of dissolved organic matter s properties in MBR used for restaurant wastewater treatm ent H E L ei 1, WA N G Zhiwei 1, W U Zhichao 1, W A N G X u 2. (1. State K ey L abor ato

4、r y of Pol lution Contr ol and Res our ce Reuse, S chool of Envir onmental S cience and Eng ineer ing , T ongj i Univ er sity , Shanghai 200092; 2. Shanghai Ziz heng Envir onmental T echnology Cons ulting Co. , L td. , S hanghai 200092Abstract: Gel f ilt ratio n chro matog raphy (G FC and ex citatio

5、 n emissio n mat rix (EEM fluo rescence spectra wer e applied to study the pro per ties of dissolved or ganic matter at v ario us stag es in M BR pro cess fo r r est aur ant wastew ater tr eatment. M olecular w eight studies show ed that o nly the disso lved o rg anic matter (DOM in reg ulatio n tan

6、k lacked the larg er mo lecular w eig ht (M W molecules (>400ku before 12minutes, and the GFC spectr um peaks of DO M moved tow ard to low M W range along w ith the treatment process. EEM spectr a sho wed that the main fluo r escent materials w ere hig h and low excitation wav elength try pto pha

7、n in DO M o f raw w astewater , in t he reg ulatio n tank and the effluent of air flotation tank, and the intensity of EEM peaks reduced slightly. Ho wev er, the main fluo res cent mat erials in the effluent of M BR w ere U V and visible fulv ic like substances, and t he tot al intensit y of EEM pea

8、ks was less than 28%o f raw wastew ater. During the pro cess of M BR used fo r restaurant w ast ew ater treatment, the mi cr obial metabo lism and the r ole o f membr ane r etention led to the tr ansfor matio n o f molecular weight and the chang es of structure and funct ional g ro ups of fluo resce

9、nt mater ials o f DOM .Keywords: membrane bioreactor; restaurant wastewater ; mo lecular w eig ht; excitation emissio n matrix spectroscopy膜 生物反應(yīng)器 (MBR 是由膜過(guò)濾取代傳統(tǒng)二次 沉淀的水處理技術(shù) , 具有出水水質(zhì)好、 占地面積小、 污 泥產(chǎn)率低等優(yōu)點(diǎn) 1, 2, 但膜污染問(wèn)題一直制約著 MBR 的進(jìn)一步推廣應(yīng)用 3, 4。有研究指出 , 城市生活污水 中溶解性有機(jī)物 (DOM 約占總有機(jī)物的 30%(質(zhì)量 分?jǐn)?shù) , 下同 40%, DOM 對(duì)膜污

10、染的貢獻(xiàn)很大 5, 膜 過(guò)濾 阻 力 的 26%52%來(lái) 自 DOM 6 8。目前 , 在 MBR 處理餐飲廢水方面已開(kāi)展了較多的研究 9 11, 但是對(duì)處理過(guò)程中各工藝階段的 DOM 特性的研究 還有所欠缺 , 處理過(guò)程中各工藝階段的 DOM 物質(zhì) 組成及變化與污染物的降解效果密切相關(guān) , 同時(shí)也反映了工藝的運(yùn)行狀況。因此 , 對(duì) MBR 處理餐飲廢水過(guò)程中各工藝階段的 DOM 及污泥濾液 DOM 、 污泥胞外聚合物 (EPS 的物質(zhì)組成和變化情況進(jìn)行 研究具有一定的意義。筆者借助凝膠過(guò)濾色譜 (GFC 技術(shù)和三維熒光 (EEM 光譜技術(shù) , 對(duì) MBR 處理餐飲廢水過(guò)程中各 工藝階段 (原

11、水、 調(diào)節(jié)池出水、 氣浮池出水、 M BR 出 水 的 DOM 及污泥濾液 DOM 、 污泥 EPS 的物質(zhì)組 成和變化進(jìn)行了研究 , 分析處理過(guò)程中物質(zhì)分子量 的遷移變化和熒光物質(zhì)的強(qiáng)度及種類變化 , 以期為 深入理解污染物的降解機(jī)制 , 優(yōu)化 MBR 工藝的參環(huán)境污染與防治 第 33卷 第 1期 2011年 1月數(shù)設(shè)計(jì)以及預(yù)防、 控制膜污染提供借鑒。 1 試驗(yàn)部分1. 1 工藝流程MBR 處理餐飲 廢水的 工藝流 程如圖 1所 示。 原水首先經(jīng)過(guò)格柵 , 去除固 體垃圾 ; 之后進(jìn) 入調(diào)節(jié) 池 , 調(diào)節(jié)水質(zhì)、 水量 ; 再進(jìn)入氣浮池 (采用高效溶氣氣 浮設(shè)備 , 去除廢水中的油類 (主要是

12、浮油和乳化油 和部分膠體類污染物 , 以減輕后續(xù)生物處理壓力 ; 氣 浮池出水自流進(jìn)入 MBR(好氧 , 廢水在 MBR 內(nèi)通 過(guò)微生物和膜組件實(shí)現(xiàn)以下作用 :(1 有機(jī)物的深度 氧化 ; (2 氨氮的氧化 (生物硝化作用 , 以及氮的去 除 ; (3 固液分離 , 實(shí)現(xiàn)水力停留時(shí)間 (H RT 和污泥 停留時(shí)間 (SRT 的分別控制 ; (4 去除病菌等有害微 生物。 M BR 出水進(jìn)入中水池 , 回用作沖廁水等。圖 1 MBR 工藝流程Fig. 1 Schemat ic diag r am of the M BR pr ocess1. 2 分析和測(cè)定方法污泥 濾液由 污泥混 合液 (取 自

13、 M BR 經(jīng) 0. 45 m 濾膜過(guò)濾所得 , 污泥混合液的 EPS 采用熱提取 法提取 12。物質(zhì)分子量的測(cè)定采用日本島津 Lc 10ADVP 凝膠過(guò)濾色譜分析儀 (TSK 4000色譜柱 , 分子量測(cè) 定范圍為 106u 以下 。分子量標(biāo)樣采用德國(guó) M erck 聚乙 二 醇 混 合 標(biāo) 樣 , 分 子 量 分 別 為 106、 1470、 25820、 460000u 。水樣經(jīng) 0. 45 m 濾紙過(guò)濾 , 并超 聲脫氣 , 以 防氣泡 帶入。 EEM 光譜 采用 日本 H I T ACH I F 4500型熒光光度計(jì)測(cè)定 , 儀器光源為 150W 氙燈 , 光電倍增管電壓為 400V

14、, 激發(fā)和發(fā)射狹縫 寬度均為 10nm 。熒光最大激發(fā)波長(zhǎng) (EX 與熒光 最大發(fā) 射波 長(zhǎng) (EM 分 別 為 200500、 200550nm , 掃描間隔均為 5nm 。 2 結(jié)果與討論2. 1 各工藝階段水樣 DOM 、 污泥濾液 DOM 、 污泥 EPS 的 GFC 分析2. 1. 1 各工藝階段水樣 DOM 的分子量遷移變化 DOM 的分子量相差很大 , 而一定分子量區(qū)間內(nèi) 的各類有機(jī)物往往表現(xiàn)出類似的物理化學(xué)性質(zhì) 13, 所以依據(jù)分子量對(duì) DOM 進(jìn)行分類 , 有助于了解廢 水中有機(jī)物的特性及廢水處理過(guò)程中有機(jī)物的降解機(jī)制 14。在 GFC 測(cè)定物質(zhì)分子 量過(guò)程中 , 分子量 較

15、大的物質(zhì)會(huì)先被分離出來(lái) , 而隨著析出時(shí)間的增 加 , 析出物質(zhì)的分子量不斷減小 15。MBR 處理 餐飲 廢 水過(guò) 程中 各工 藝階 段水 樣 DOM 的 GFC 譜圖見(jiàn)圖 2 。圖 2 MBR 處理餐飲廢水過(guò)程中各工藝階段水樣DOM 的 GFC 譜圖F ig. 2 G FC spectr um o f M BR pr ocess used fo rrestaurant wastew ater何 磊等 膜 生物反應(yīng)器處理餐飲廢水過(guò)程中溶解性有機(jī)物的遷移變化特性研究由圖 2可見(jiàn) , 各工藝階段水樣中的 DOM 在 1417min 均出現(xiàn)峰值 , 但原水中 DOM 在 11. 85min 時(shí)出現(xiàn)

16、微弱的峰 , 這表明原水中含有部分分子量在 485. 7ku 左右的大分子物質(zhì) , 這可能是餐飲廢水中 的多糖類、 蛋白質(zhì)類等大分子有機(jī)物。經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)池 處理后 , 該析出時(shí)間處的微弱峰消失 , 說(shuō)明經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié) 池處理后這部分大分子物質(zhì)已被降解去除。同時(shí)可 發(fā)現(xiàn) , 各工藝階段水樣中的 DOM 在 1417m in 內(nèi) 出現(xiàn)的峰值不斷向后 (小分子量區(qū)域 遷移 , 峰強(qiáng)也 不斷增強(qiáng) , 表明伴隨著 MBR 的處理 , 由于生物降解 和膜的過(guò)濾攔截作用 , 餐飲廢水中的主要 DOM 的 分子量不斷變小 , 且由于大分子物質(zhì)的降解導(dǎo)致小 分子物質(zhì)數(shù)量不斷增加。由圖 2還可見(jiàn) , 在析出的前 12m i

17、n, 除調(diào)節(jié)池出 水外 , 其他各工藝階段水樣中均有大分子有機(jī)物 (分 子量 >400ku 出現(xiàn)。這是由于經(jīng)調(diào)節(jié)池的曝氣作 用 , 原水中的大分子物質(zhì)在調(diào)節(jié)池內(nèi)被降解。而經(jīng) 過(guò)氣浮池處理后 , 廢水中再次出現(xiàn)大分子物質(zhì) , 這可 能是由于微生物的新陳代謝產(chǎn)生了含有大分子物質(zhì) 的代謝產(chǎn)物或 EPS 等。2. 1. 2 污泥濾液 DOM 的 GFC 分析污泥濾液 DOM 的 GFC 譜圖見(jiàn)圖 3。由圖 3可 見(jiàn) , 污泥濾液 DOM 出現(xiàn)了 2個(gè)較強(qiáng)的峰 , 分別位于 14. 92、 16. 55m in 處 , 對(duì)應(yīng) 物 質(zhì) 的分 子 量 分別 為 51. 4、 15. 4ku 。此外 ,

18、 在 12. 01min 處還存在對(duì)應(yīng) 物質(zhì)分子量為 432. 4ku 的微弱的峰。比較圖 2(d 和圖 3可見(jiàn) , M BR 出水只在 16. 43m in 處出現(xiàn)一個(gè) 很強(qiáng)的峰 , 對(duì)應(yīng)物質(zhì)的分子量為 17. 0ku, 可見(jiàn)污泥 濾液 DOM 中存在的分子量為 51. 4ku 左右的物質(zhì) 被膜攔截或進(jìn)一步被降解為低分子量的物質(zhì) , 導(dǎo)致 MBR 出水中不含有分子量相對(duì)較大的物質(zhì) , 但分子 量相對(duì)較小的物質(zhì)進(jìn)一步累積。圖 3 污泥濾液的 GFC 譜圖Fig. 3 GF C spectrum of f iltr ate of sludgeMBR 處理 餐飲 廢 水過(guò) 程中 各工 藝階 段水

19、樣DOM 、 污泥濾液 DOM 分子量的遷移變化見(jiàn)圖 4 。圖 4 MBR 處理餐飲廢水過(guò)程中各工藝階段水樣DOM 分子量的變化F ig. 4 T ransformat ion of mo lecular w eig ht of DO M由圖 4可見(jiàn) , 各工藝階段水樣 DOM 及污泥濾 液中 DOM 的分子量均以小于 10ku 為主 , 均占到 DOM 總量的 70%(質(zhì)量分?jǐn)?shù) , 下同 以 上。同時(shí)還 發(fā)現(xiàn) , 原 水 中 存 在少 量 分 子 量 在 100ku 以 上 的 DOM(由于比例較小 , 圖中未顯示 , 而 MBR 出水中 不存在該分子量段的有機(jī)物 , 表明 MBR 能有效地

20、 去除餐飲廢水中的大分子物質(zhì)。但 M BR 出水中超 過(guò) 80%的 DOM 的分子量都小于 10ku, 這也表明該 膜組件對(duì)分子 量小于 10ku 的 DOM 的截留 效果 很差。用于評(píng)價(jià)物質(zhì)分子量分布的指標(biāo)中 , 最常用的是 重均分子量 (Mw 和數(shù)均分子量 (Mn 之比 16(簡(jiǎn)稱 為 Mw /Mn , Mw /Mn 越大 , 表明物質(zhì)分子量的分布 范圍越寬 17。為方便進(jìn)一步對(duì)比分析 , 將 MBR 處理 餐飲廢水過(guò)程中各工藝階段水樣 DOM 及污泥濾液 DOM 的 Mw 、 M n 以及 Mw /Mn 列于表 1。表 1 各工藝階段水樣 DOM 、 污泥濾液DOM 的 Mw 、 Mn

21、以及 Mw/Mn 的 變化T able 1 Changes of M w, M n, M w /M n of v arious DO M水樣 M w /ku M n/ku M w /M n 原水 106. 7764. 121. 66調(diào)節(jié)池出水 58. 6737. 681. 56氣浮池出水 77. 1436. 442. 12M BR 出水 74. 3334. 332. 16污泥濾液93. 5742. 692. 20由表 1可見(jiàn) , 原水經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)池處理后 , DOM 分 子量分布范圍稍有變窄 , 這是由于調(diào)節(jié)池的生化作 用導(dǎo)致原水中部分易降解的大分子物質(zhì)被降解為小 分子物質(zhì)。此后的處理過(guò)程中 ,

22、DOM 的分子量分布范圍 逐 漸 變 寬。污 泥 濾 液 DOM 的 M w /M n 比 MBR 出水 DOM 大 , 可見(jiàn)污泥濾液中 DOM 的分子環(huán)境污染與防治 第 33卷 第 1期 2011年 1月量分布范圍略寬于 M BR 出水 DOM, 但其 M n 、 M w 明顯高于 M BR 出水 DOM, 這也表明了通過(guò)膜的截 留作用能去除存在于污泥濾液中的部分分子量相對(duì) 較大的有機(jī)物。2. 1. 3 污泥 EPS 的 GFC 分析污泥 EPS 的 GFC 譜圖見(jiàn)圖 5。由圖 5可知 , 污 泥 EPS 僅在 15. 05min 處出現(xiàn) 1個(gè)峰值 , 對(duì)應(yīng)物質(zhì) 的分子量為 46. 9ku

23、。對(duì)比圖 3與圖 5可發(fā)現(xiàn) , 污泥 EPS 中出現(xiàn) 峰值 的位置 與污泥 濾液中 位于 14. 92min 處的出峰位置基本重合 , 且強(qiáng)度相近 , 這意味這 2個(gè)出峰位置所對(duì)應(yīng)的物質(zhì)具有同源性 , 即污泥濾 液出峰處所對(duì)應(yīng)的 DOM 很可能是微生物代謝產(chǎn)生 的 EPS, EPS 在污 水經(jīng)過(guò)膜表面 時(shí)容易被 截留吸 附 , 形成污染層 , 造成膜通量下降 , 其可能是膜污染 的主要物質(zhì)。圖 5 污泥 EPS 的 GFC 譜圖Fig. 5 GF C spectrum of EP S in sludge污泥 EPS 的組成較復(fù)雜 , 其中主要為多糖類和 蛋白質(zhì)類 , 約占 EPS 總量的 70

24、%(質(zhì)量分?jǐn)?shù) , 下同 80%, 含量較低的物質(zhì)有腐殖質(zhì)、 核酸、 糖醛酸、 脂 類和氨基酸等。本研究中 , 污泥 EPS 中的多糖類為 243. 49mg(以每克懸浮物 (SS 計(jì) , 下同 , 蛋白質(zhì)類 為 794. 60mg, 蛋白質(zhì)類含量明顯高于多糖類 , 而蛋 白質(zhì)是導(dǎo)致膜污染的主要物質(zhì)18, 由此也證明污泥EPS 的富集是造成膜污染的主要原因之一。 2. 2 熒光物質(zhì)的強(qiáng)度及種類變化2. 2. 1 各工藝階段水樣 DOM 及污泥濾液 DOM 的EEM 分析MBR 處 理 餐飲 廢水 過(guò)程 中各 工 藝階 段 水樣 DOM 及污泥濾液 DOM 的 EEM 譜圖見(jiàn)圖 6。由圖 6可知

25、, 各工藝階段水樣 DOM 及污泥濾液 DOM 中均 只含有 2個(gè)主要的熒光峰。原水、 調(diào)節(jié)池出水、 氣浮 池出水的 DOM 均只含有低激發(fā)波長(zhǎng)類色氨酸熒光峰 (峰 A 和高激發(fā)波長(zhǎng)類色氨酸熒光峰 (峰 B 19191, 20, 其在 EEM 光譜 上的中心 位置 (EX/EM 分別 位于 220230nm/320350nm 和 270280nm/320350nm 處。而 M BR 出水 DOM 只含有紫外區(qū)類富 里酸熒光峰 (峰 C19191, 212025和可見(jiàn)區(qū)類富里酸熒光峰 (峰 D 212025, 22, 23, 其在 EEM 光譜上的中心位 置 (EX/EM 分別 位于 23525

26、5nm/320350nm 和 310330nm/410450nm 處。由圖 6還可見(jiàn) , 原水、 調(diào)節(jié)池出水、 氣浮池出水 中 DOM 在 EEM 光譜中指示富里酸物質(zhì)的熒光區(qū) 域內(nèi)均有成峰的趨勢(shì) , 但由于指示色氨酸物質(zhì)的熒 光峰強(qiáng)度較大 , 而將指示富里酸物質(zhì)的熒光峰掩蔽。 伴隨著微生物 的降解和 膜的攔截 作用 , MBR 出水 DOM 的 EEM 光譜中指示色氨酸物質(zhì)的熒光峰強(qiáng) 度被嚴(yán)重削弱 , 指示富里酸物質(zhì)的熒光峰得以顯現(xiàn) 出來(lái)。MBR 處理 餐飲 廢 水過(guò) 程中 各工 藝階 段水 樣 DOM 及污泥濾液中 DOM 的 EEM 譜圖中指示的熒 光物質(zhì)情況列于表 2。由表 2可知 ,

27、 隨著處理過(guò)程 的進(jìn)行 , 原水、 調(diào)節(jié)池出 水、 氣浮池出水中 DOM 的 低激發(fā)波長(zhǎng)類色氨酸熒光峰中心位置的 EM 不斷發(fā) 生藍(lán)移 , 調(diào)節(jié)池出水 DOM 的出 峰中心位置較原水 DOM 藍(lán)移了 10nm , 氣浮池出水 DOM 的出峰中心 位置又較調(diào)節(jié)池出水 DOM 藍(lán)移了 5nm, 但峰強(qiáng)均 僅有微小的減弱 ; 同時(shí) , 原水和調(diào)節(jié)池出水的高激發(fā)波長(zhǎng)類色氨酸熒光峰的中心位置保持不變 , 而氣浮 池出水的高激 發(fā)波長(zhǎng)類色氨 酸熒光峰中心位 置的 EX 較調(diào)節(jié)池出水發(fā)生了 5nm 的紅移 , 峰強(qiáng)也僅有 微小的減 弱。 熒 光 峰 的 藍(lán) 移與 氧 化 作 用 導(dǎo) 致 的 DOM 結(jié)構(gòu)變化

28、有關(guān) , 如稠環(huán)芳烴被分解為小分子、 芳香環(huán)和共軛基團(tuán)數(shù)量的減少以及特定官能團(tuán)如羰 基、 羥基和胺基的消失 ; 熒光峰的紅移與熒光基團(tuán)中 羰基、 羧基、 羥基和胺基 的增加有關(guān) 24342, 25, 26。在 MBR 處理餐飲廢水 過(guò)程中 , 低激發(fā) 波長(zhǎng)類色 氨酸 (蛋白質(zhì) 的共軛基團(tuán)、 芳香環(huán)等被降解轉(zhuǎn)化而導(dǎo)致 了熒光峰發(fā)生藍(lán)移 ; 同時(shí) , 高激發(fā)波長(zhǎng)類色氨酸 (蛋 白質(zhì) 中的羰基、 羧基等官能團(tuán)的含量增多而導(dǎo)致了 熒光峰的紅移。原水、 調(diào)節(jié)池出水、 氣浮池出水 DOM 中出現(xiàn)的 標(biāo)志蛋白質(zhì)類的色氨酸類物質(zhì) , 與 M BR 出水 DOM 中的富里酸類物質(zhì)在性質(zhì)上截然不同。這是由于餐 飲

29、廢水經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)池和氣浮池處理后 , 發(fā)生的生化作 用相對(duì)于 M BR 較弱 , 所以 DOM 中的熒光物質(zhì)基本 保持不變 , 只是峰值有微小的減弱 ; 而經(jīng)過(guò) M BR 中 高濃度微生物的生化作用后 , 色氨酸類物質(zhì)被降解 轉(zhuǎn)化 , 同時(shí)由于膜的作用 , 導(dǎo)致出水中熒光物質(zhì)的變何 磊等 膜 生物反應(yīng)器處理餐飲廢水過(guò)程中溶解性有機(jī)物的遷移變化特性研究圖 6 各工 藝階段水樣 DOM 及污泥濾液 DOM 的 EEM 譜圖F ig. 6 EEM spectr um of wastew ater DO M in M BR process and filtration of M BR sludg e表 2

30、 各工藝階段水樣 DOM 及污泥濾液 DOM 的 EEM 譜圖中指示的熒光物質(zhì)情況T able 2 Fluo rescent substances in w astewater DOM in M BR pro cess and filtr ation of M BR sludge水樣低激發(fā)波長(zhǎng)類色氨酸EX/nm EM /n m 峰強(qiáng)紫外區(qū)類富里酸EX/nm EM /nm 峰強(qiáng)高激發(fā)波長(zhǎng)類色氨酸EX/nm EM /nm 峰強(qiáng)可見(jiàn)區(qū)類富里酸 EX/nm EM /nm 峰強(qiáng)原水 23034594. 83280335187. 00調(diào)節(jié)池出水 23033594. 81280335168. 50氣浮池出水

31、 23033092. 02285335164. 90M BR 出水 23534545. 9832540530. 90污泥濾液 23033077. 9328033568. 35化 , 且峰強(qiáng)總和不足原水 DOM 中熒光物質(zhì)峰強(qiáng)的 28%, 相對(duì)較弱。天然水體中蛋白質(zhì)的本底含量較 低 , 而原水、 調(diào)節(jié)池出水、 氣浮池出水 DOM 的主要 熒光物質(zhì)均為蛋白質(zhì)類的色氨酸 類物質(zhì)且峰強(qiáng) 較 強(qiáng) , 意味著蛋白質(zhì)類物質(zhì)可以在一定程度上表征餐 飲廢水的污染程度。而 M BR 出水 DOM 中的主要 熒光物質(zhì)只有富里酸類物質(zhì) , 這主要是由于其較難 被降解。紫外區(qū)類富里酸熒光強(qiáng)度 (I A 與可見(jiàn)區(qū)類富里

32、酸熒光強(qiáng)度 (I C 之比 (r (A, C 是 一個(gè)與有機(jī)質(zhì)結(jié)構(gòu) 和成熟度有關(guān)的指標(biāo) , 并且與有機(jī)質(zhì)的分子量、 溶液 pH 等 有關(guān) 24342, 27。若 r (A, C 發(fā)生變 化 , 則表 明在 DOM 中至少含有 2種類型的富里酸熒光基團(tuán) , 如 果只有 1種基團(tuán) , 則 r (A, C 應(yīng)該為定值 24341, 28。不環(huán)境污染與防治 第 33卷 第 1期 2011年 1月 何 磊等 膜 生物反應(yīng)器處理餐飲廢水過(guò)程中溶解性有機(jī)物的遷移變化特性研究 同來(lái)源的 DOM 的 r ( A , C 差異顯著, 本研究中 MBR 出水的 r ( A, C 為 1. 49, 河流 DOM 的

33、r ( A, C 由于受污 染程度的不同, 一般為 1. 55 2. 30 21 2026 處理后, 由于微生物的新陳代謝又產(chǎn)生了含有大分 子物質(zhì)的代謝產(chǎn)物或 EPS 等。 ( 2 原水、 調(diào)節(jié)池水、 氣浮池出水 DOM 中的主 要熒光物質(zhì)為色氨酸類物質(zhì), 且峰強(qiáng)只有較小的變 化, MBR 出水 DOM 中主要熒光物質(zhì)為富里酸類物 質(zhì), 峰 強(qiáng)總和 不足 原水 DOM 中 熒光 物質(zhì) 峰強(qiáng) 的 28% , 相對(duì)較弱。 ( 3 M BR 處理餐飲廢水過(guò)程中, 微生物新陳代 謝和膜的截留作用導(dǎo)致廢水中 DOM 的分子量發(fā)生 遷移, 熒光物 質(zhì)的結(jié)構(gòu)及官能團(tuán) 發(fā)生變化, 廢水中 DOM 的分子量變化

34、和熒光光譜的變化在一定程度 上均表征 MBR 的處理效果。 參考文獻(xiàn): 1 H OW ELL J A , CH U A H C, A R NO T T C. In sit u manipul a ti on of crit ical f lux in a submerged membrane b ioreact or using variabl e aerat ion rat es, and ef f ect s of m embrane hist ory J . Journal of M embrane Science, 2004, 242( 1/ 2 : 13 19. 2 WA N G Z

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38、: Phy sicoch emical and Engineering A spect s, 1998, 138( 2/ 3 : 403 411. , 表明兩者 中存在的富里酸的結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)有所不同。 可見(jiàn), MBR 處理餐飲廢水過(guò)程中, 微生物新陳 代謝和膜的截留作用導(dǎo)致廢水中 DOM 的分子量發(fā) 生遷移, 熒光物質(zhì)的結(jié)構(gòu)及官能團(tuán)發(fā)生變化。廢水 中 DOM 的分子量變化和熒光光譜的變化在一定程 度上均表征 MBR 的處理效果。 2. 2. 2 污泥 EPS 的 EEM 分析 污泥 EP S 的 EEM 譜圖見(jiàn)圖 7。由圖 7 可知, 污泥 EP S 中僅含有高激發(fā)波長(zhǎng)類色氨酸熒光峰和 可見(jiàn)區(qū)

39、類腐殖 酸熒光峰, 其峰值的 中心位置 ( EX/ EM 分別位于 290 nm/ 350 nm 和 350 nm/ 440 nm, 峰強(qiáng)分別為 520. 90 和 114. 80。與 M BR 處理餐飲 廢水過(guò)程中各工藝階段水樣 DOM 中熒光物質(zhì)的峰 強(qiáng)相比, 污泥 EPS 中熒光物質(zhì)的峰強(qiáng)明顯增強(qiáng), 表 明污泥 EPS 中含有更多的熒光物質(zhì), 這些熒光物質(zhì) 可能進(jìn)一步釋放于污泥混合液中而造成膜污染。另 外, 污泥 EPS 的 EEM 譜圖與 M BR 處理生活污水 過(guò)程中形成的膜污染物的 EEM 譜圖 強(qiáng)差異較大, 這與原水的不同有關(guān)。 29 相比, 兩者 主要熒光物質(zhì)的類型相同, 但峰

40、值的中心位置和峰 圖 7 污泥 EPS 的 EE 譜圖 M Fig. 7 EEM spectr um o f EPS in M BR 7 BO U H A BILA E H , A IM R B, BU ISSO N H . Foul ing charac t erisat ion in membrane bioreact ors J . S eparation and Pu rifica ti on T echnology, 2001, 22( 1/ 2/ 3 : 123 132. 3 結(jié) 論 8 LEE W, K A N G S, SH IN H . Slu dge charact eri

41、st ics and t heir cont ribut ion t o microfilt rat ion in subm erged membrane biore ( 1 GF C 分析中, 在析出的前 12 min, 除調(diào)節(jié) 池出水外, 其他各工藝階段水樣中均有大分子有機(jī) 物( 分子量> 400 ku 出現(xiàn), 且隨著處理過(guò)程的進(jìn)行, 水樣 DOM 的 GF C 峰不斷向小分子量區(qū)域遷移, 峰 強(qiáng)不斷增強(qiáng)。這是由于經(jīng)調(diào)節(jié)池的曝氣作用, 進(jìn)水 中的大分子物質(zhì)在調(diào)節(jié)池內(nèi)被降解。而經(jīng)過(guò)氣浮池 9 actors J . Journ al of M em bran e Science, 200

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