为提高膜生物反应器的处理效果，在一体式膜生物反应器中加入氢氧化铁絮体.将生物铁法与一体式膜生物反应器相结合，提出了生物铁一MBR法。利用生物铁-MBR法处理模拟生活污水.并与普通MBR进行平行对比试验。结果表明，生物铁-MBR法在提高处理效果、改善污泥性能方面具有明显优势。
关键字：生物铁 膜生物反应器 脱氢酶活性
为提高膜生物反应器的处理效果，在一体式膜生物反应器中加入氢氧化铁絮体.将生物铁法与一体式膜生物反应器相结合，提出了生物铁-MBR法。利用生物铁-MBR法处理模拟生活污水.并与普通MBR进行平行对比试验。结果表明，生物铁-MBR法在提高处理效果一体式膜生物反应器由于其处理出水水质良好、装置结构紧凑、管理方便、剩余污泥产量少、低能耗等优点，因此易受到人们的关注?。但是膜 污染的问题.仍是影响该项技术推广应用的关键所在。目前人们采用反冲洗[2]、加装射流曝气装置、投加铝盐和沸石粉末、投加活性炭粉末、改变运行条件等多种办法来减少浸没式膜生物反应器中膜污染的问题.但是并未得到很好的解决、改善污泥性能方面具有明显优势。
铁盐或氢氧化铁可作为絮凝剂改善污泥过滤性能，生物铁法(即铁盐或氢氧化铁用于传统活性污泥法废水处理)还可大大提高CODcr和氨氮的去除率，增强系统受冲击负荷能力。为提高膜生物反应器的处理效果和减轻膜污染.本研究通过向一体式膜生物反应器的活性污泥中投入定量的氢氧化铁絮体。使之驯化形成生物铁污泥.提出生物铁-MBR.来研究该工艺处理模拟生活污水的处理效果和污泥特性。
1 材料与方法
1．1 试验工艺流程及装置
试验系统如图l所示．试验采用2套完全相同的装置，进行对照试验。l#为普通MBR．2#为生物铁一MBR 根据污泥浓度每周2次向2#反应器补充Fe(OH) 絮体(含铁质量分数为污泥质量的5％)。MBR反应器有机玻璃制造，尺寸为650mm×200 mm×500 mm．正常液面高400 mm，有效容积为52 L。底部设有曝气砂头．在运行期进行连续曝气．试验中采用的膜组件为自制帘式聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜组件．中空纤维膜组件具体参数见表1
1．2 试验运行条件
1#和2#反应器试验操作条件的有关参数如表2所示，系统连续运行60 d未排泥。
为尽可能使试验污水水质保持稳定．试验用水采用人工配制模拟生活污水。试验期间所用污水的具体成分情况如表3所示。
1．3 污泥驯化
接种污泥取自沈阳市北部污水处理厂．污泥驯化分两阶段
第一阶段：取回的活性污泥闷曝24h，充分静置后．倒掉上清液．加以配制的模拟生活污水进行培养驯化，使其恢复活性，经过1 2周，1#反应器中有机物去除率稳定后，系统启动完成。
第二阶段：按污泥浓度的5％，将配制好的氢氧化铁絮体加入2#反应器污泥中．继续驯化1周左右，形成颗粒较大的团聚状生物铁污泥。反应器中有机物去除率及出水含铁量稳定后．系统启动完成。
1．4 分析方法
COD BOD 、NH 一H、污泥浓度等指标按《水和废水监测分析方法》(第三版)中标准方法进行测定：污泥生物相采用Nikon-E400型带摄像头的显微镜拍摄：污泥好氧呼吸速率和温度采用Sension8型溶解氧仪测定，脱氢酶活性采用2，3，5一三苯基氯化四氮唑(TTC)法 。为保证不排出污泥．试验采样使用中速滤纸过滤，滤后污泥放回反应器中
2 结果与讨论
2．1 处理效果
表4和图2显示了2个系统COD BOD 和NH 一N的去除效率和进出水浓度。由于进水为人工配制，2个系统进水浓度相同并保持稳定。
从表4中可知，2个系统对COD BOD 和NH 一N的去除率都很高，1#分别为89．5％、92．9％和90．7％ ；2#分别为91．3％ 、93．6％ 和96．3％ ；从图2可以看出，尽管系统运行60 d后，膜的压差增加，但2个系统出水COD BOD 和NH 一N浓度保持稳定．并未升高．说明MBR容积负荷高．抗冲击负荷能力强。2个系统进水浓度相同，整个运行期间，2#出水COD BOD5和NH3一N浓度一直比1#低，其质量浓度的均值分别低5．86、1．8和1．07 mg／L． 去除率分别比1#高1．8％ 、0．7％和5．6％ 可见生物铁一MBR对污水中污染物质的降解和转化效果比普通MBR要好。
如图3和图2(b)所示，I#和2择对BOD 的处理效果相差不多，出水值都较低，且比较稳定，不受进水COD 的影响，与出水COD。也无相关性。这都说明1#和2}≠出水中残存的有机物均属于较难生物降解的成分。2群较l#出水BOD 值低的原因是生物铁絮体将许多难以生物降解的物质吸附所致。
2．2 污泥特性 2．2．2 活性污泥浓度 2．2．3 活性污泥的活性 脱氢酶活性与反应器中存在的碳源有很大关系。在微生物的生长期，其活性参数高于稳定期．即开始微生物的活性部分很高．随着一些微生物的老化，活性开始降低，随后渐渐稳定，进入稳定期．而处于衰亡期的微生物活性更差 对于废水处理而言．相应这3个阶段的出水水质以对数期最差．稳定期最好。分析表明：① 2#脱氢酶活性基本上低于1#．关于具体原因可能是由于生物铁法一MBR吸附降解有机物速率较普通MBR快．所以使上清液中有机物浓度比较低所致。但是铁对微生物具有抑制作用并无法由此而证明；② 整体来看，2#脱氢酶活性波动较1#小 原因是2#处理效果较1#稳定所致．而使有机物浓度趋于稳定．微生物活性也基本趋于稳定。
2．2．1 污泥结构特征
活性污泥中的微生物是MBR降解污染物质的主体，污泥的表观特征是污泥特性的重要指标。在稳定运行阶段对两系统的污泥进行了显微镜观察，1#(普通MBR)污泥如图4(a)所示，在镜检中呈大片连接，污泥的边缘部分形状不规则并密实，每个絮体形状较小，絮体与絮体之间没有连接，颗粒较小．微生物小。而驯化成熟的2#(生物铁一MBR)污泥见图4(b)，污泥絮体的特性发生了显著改变，污泥絮体疏松多孔．呈团粒状．可以观察到许多污泥以黄色的铁絮体为核心，菌胶团形状较大．且能紧密地连接成一个整体．各自组成分散的颗粒状结构．污泥的粒径明显较大 微生物体形较大．钟虫和轮虫较多，微生物活动活跃，如此丰富的微生物相和较高的生物量．有效地提高了反应器的处理负荷能力 这说明投加氢氧化铁絮体有助于细菌包覆成粘性的团块。结合为紧密的菌胶团絮体．使污泥的结构明显地改善 由此可以推测这可能是生物铁污泥中的氢氧化铁絮体的吸附脱稳作用．使得混合液中的小胶体颗粒絮凝成了较大颗粒．污泥颗粒比表面积大．能吸附分解更多的有机物，且有利于氧的吸收。
1栉和2#运行过程中的污泥浓度变化性见图5，2个系统的污泥浓度在试验运行初期的35 d里相差不多．随着试验的运行．2#中的污泥浓度增长得更快．最后2#中的污泥质量浓度达到了6．3 g／L．而1#中的污泥质量浓度只有4．0 L左右。由于2#中有比较高的污泥浓度．这不但降低了污泥负荷．而且有可能因为2#中的污泥中存在了更多的生物菌种．使得对有机物的去除更加容易。。
待反应器运行达到稳定以后．对微生物的脱氢酶活性进行了测定．如图6所示 从图6中可以看出．脱氢酶活性随运行时间呈下降趋势．这是由难降解有机物在膜生物反应器中的积累造成的 这些难降解物质的主要来源有：① 微生物内源呼吸的代谢产物：② 反应器对进水难降解有机物和无机悬浮物的截留 其对活性污泥的代谢活性具有抑制作用．运行时间越长．惰性物质在反应器中积累越多．从而使脱氢酶活性不断降低。
