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近年來，高濃度有機廢水的處理處置引起了人們廣泛的關(guān)注，例如腸衣廢水、豬糞廢水、玉米乙醇生產(chǎn)廢水、奶酪廢水、屠宰場加工廢水、肉類加工廢水、棕櫚油加工廢水、羊毛洗滌廢水和奶制品廢水等。此類廢水中具有有機物濃度高、成分復雜、有毒有害等特點，如未經(jīng)處理直接排入水體將使水體遭受污染，對人類健康和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成嚴重威脅。因此，對于高濃度有機廢水的處理是當今環(huán)境工程和環(huán)境科學領(lǐng)域研究的熱點。目前，國內(nèi)高濃度有機廢水的研究多集中在厭氧生物處理。厭氧生物處理是厭氧微生物利用高濃度有機廢水中的有機質(zhì)作為自身營養(yǎng)物質(zhì)，在適宜的條件下(如合適的溫度、pH等)，將其轉(zhuǎn)化為沼氣的過程。此過程不僅可以去除污水中的污染物，還可實現(xiàn)能源再生。傳統(tǒng)厭氧生物處理具有投資省、運營成本低、易于管理控制及剩余污泥產(chǎn)率少等特點。但是由于高濃度有機廢水的復雜性，采用傳統(tǒng)厭氧消化技術(shù)在其能源轉(zhuǎn)化工程中遇到諸多問題，例如污泥上浮、污泥流失、VFAs累積等，終導致運行的失敗。AnMBR是一種有機結(jié)合厭氧生物處理單元和膜分離技術(shù)的新型廢水處理工藝，其不僅保留了厭氧技術(shù)的諸多優(yōu)點，而且膜組件的引入可以將微生物*截留，從而實現(xiàn)了SRT和HRT的有效分離。也正因如此，厭氧膜生物反應(yīng)器具備污泥濃度高、泥齡長、耐沖擊負荷能力強等優(yōu)點，其在高濃度和復雜有機廢水處理方面展現(xiàn)出很好的應(yīng)用前景。雖然AnMBR有上述的許多優(yōu)點，但是AnMBR在廢水資源回收方面仍然面臨著一些重大挑戰(zhàn)，這些問題主要集中在溫度，鹽度積聚，抑制物質(zhì)和膜污染。2厭氧膜生物反應(yīng)器的基本原理和構(gòu)造AnMBR是一種將厭氧生物處理技術(shù)與膜分離技術(shù)相結(jié)合的工藝。AnMBR具有以下優(yōu)點：可將有機廢棄物轉(zhuǎn)化成甲烷再次利用，產(chǎn)生較小的剩余污泥、占地面積小、基建費用低、二次污染少，過濾性能好，有效攔截污染物和大分子有機物，對某些有毒物質(zhì)去除效果好，出水水質(zhì)理想。根據(jù)厭氧處理的方式不同，AnMBR也有不同的構(gòu)造。常見厭氧生物反應(yīng)器包括上流式厭氧污泥床(UASB)，*混合式反應(yīng)器(CSTR)和厭氧流化床生物反應(yīng)器(AFBR)。在這些反應(yīng)器中
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包括膜污染的加劇，污染物去除速率的降低和在出水中甲烷溶解度的升高。Martinez-Sosa觀察到當AnMBR內(nèi)的溫度從35℃降至20℃時，反應(yīng)器中總懸浮固體含量和可溶性COD的濃度也會隨之增加，這將會導致嚴重的膜污染并且會降低甲烷的產(chǎn)量。當溫度降至20℃時，出水中的甲烷的溶解度也在增加。此外，水體的粘度也隨著溫度的降低而增加，這就需要更多的能量來用于攪拌水體。3.2鹽度積累高鹽含量被認為是嚴重抑制厭氧過程的因素之一，Dereli研究發(fā)現(xiàn)，當AnMBR在處理來自海產(chǎn)品加工和奶酪生產(chǎn)的高鹽廢水時，甲烷的產(chǎn)量和COD的去除率都會有明顯的降低。Chen指出較高鹽度會導致酶的活性受到抑制，細胞活性會隨之下降，厭氧微生物會發(fā)生質(zhì)壁分離的現(xiàn)象，從而對厭氧消化過程產(chǎn)生負面影響。3.3抑制物質(zhì)AnMBR易受廢水中如游離氨和硫酸鹽等抑制物質(zhì)的影響。Chen指出，在厭氧消化的過程中，隨著生物降解反應(yīng)的進行，廢水中的蛋白質(zhì)會產(chǎn)生大量的游離氨。游離氨的毒性在于它可以穿透微生物的細胞膜，從而導致細胞穩(wěn)態(tài)失衡，破壞質(zhì)子平衡。Meabe研究發(fā)現(xiàn)較高的溫度和pH值會釋放更多游離氨來加劇這種抑制反應(yīng)。高硫酸鹽濃度也會抑制AnMBR的性能。這是由于硫酸鹽還原菌與產(chǎn)甲烷菌之間對于碳的競爭所導致的。此外，硫酸鹽還原菌會產(chǎn)生硫化氫，硫化氫可以很容易地穿透微生物的細胞膜并使細胞質(zhì)內(nèi)的天然蛋白質(zhì)變性，從而在多肽鏈之間產(chǎn)生硫化物和二硫化物。Meabe研究發(fā)現(xiàn)，通過增加有機物的濃度可以減輕游離氨和硫酸鹽對AnMBR的抑制。Tian報道，可以通過在AnMBR中延長的SRT的方法使得微生物充分適應(yīng)環(huán)境來抵抗氨的抑制效應(yīng)。Wijekoon研究發(fā)現(xiàn)，當進水COD/SO42-高于10時，AnMBR的基本生物性能不受硫酸鹽濃度增加的影響。3.4膜污染在污水處理過程中，無機或有機污染物會在膜孔、膜表面沉積，降低膜通量，增加跨膜壓差，因此需要及時化學清洗或更換濾膜。而鑒于膜材料成本昂貴，膜污染仍然是限制AnMBR廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵因素。Smith指出AnMBR中主要污染物包括可溶性微生物(SMP)、胞外聚合物(EPS)、膠狀固體、附著的細胞和無機沉淀物。Jun[18]研究發(fā)現(xiàn)，在約700天*運行的AnMBR中會生成由生物誘導效應(yīng)而產(chǎn)生的礦物質(zhì)結(jié)垢，而這種污染是一種不可逆污染
