PACMBR用于微污染地表水处理的中试究
浙江省上虞市曹娥江水源水基本属于地面水环境质量Ⅲ～Ⅳ类标准，浊度、有机物和氨氮较高，而当地水厂采用的常规工艺对CODMn以及氨氮的去除有限。本中试研究旨在突破微污染水源水的常规处理，使用新型水处理集成技术－PAC/MBR，即投加粉末活性炭（PAC）的膜生物反应器（MBR）组合工艺，形成性能可靠、操作简单、适合县镇管理条件的饮用水安全保障技术。PAC/MBR是集物理吸附、生物降解以及膜分离于一体的净水工艺，对于微污染水源水的贫营养特征，PAC因其具有巨大的比表面积和发达的内部孔隙，能较好地吸附有机物，适合微生物的附着、固定和生长[1]，提高了系统抗冲击负荷能力和处理过程的稳定性，结合膜的过滤截留以及表面生物氧化作用，使得出水水质有很大改善。
1试验装置与方法
1.1试验装置
原水由潜水泵提升至沉淀池，经过混凝沉淀去除大部分浊度颗粒后，通过自流进入到MBR反应器中，同时在进水口处投加PAC。鼓风机通过穿孔曝气管向反应器中连续供氧以满足微生物生长和PAC颗粒悬浮的要求，同时在膜表面形成一定的水力剪切和冲刷作用防止膜面污染物过度沉积。
反应器为长方体容器，外观尺寸为mm×mm×mm，有效容积约为L。试验用膜为江苏蓝天佩尔膜提供的聚偏氟乙烯（PVDF）平板膜，孔径0.09～0.12μm，单片膜外形尺寸mm×mm，整套膜组件共装有71片膜，有效面积为85.2m2。配备1套自动控制系统，根据抽停比和反应器内的液位高度控制出水泵的开关以保持水位恒定。
1.2原水水质
试验原水取自浙江省上虞市曹娥江总干渠，由于较高的浊度，在进入反应器之前经过混凝沉淀去除一部分浊度和CODMn物质，以减轻PAC/MBR工艺负荷。。
1.3试验操作条件
试验时间为11中旬至12月下旬，约32d，期间反应器内水温14.6～8.7℃。本试验中混凝剂采用聚合氯化铝，投加量根据进水浊度进行烧杯搅拌试验而定，为50～80mg·L-1；MBR反应器进水流量为L·h-1；本试验连续运行前，将粉末活性炭（75μm）经细筛及漂洗去除杂质后，一次性投入反应器内（质量浓度约为1g·L-1），经15d连续运行培养驯化微生物，再投加一定量PAC，使反应器内PAC质量浓度保持在2g·L-1后开始试验。整个运行过程中，系统没有排泥；曝气强度根据气水体积比5：1设计，为6m3·h-1；出水采用恒压操作、间歇抽吸方式，操作压力为0.1MPa，抽停比为8min：2min。
1.4测试指标与方法
浊度采用美国HachP浊度仪测定，CODMn、NH4+-N、NO2--N、NO3--N以及TN采用国家标准分析方法测定。溶解态和结合态EPS的提取分
别采用低速离心法和甲醛－NaOH－高速离心法；蛋白质用福林酚法测定，在波长nm下测吸光度；多糖用蒽酮－硫酸法测定，在波长nm下测吸光度。
2结果与讨论
2.1对污染物的去除效果
2.1.1对有机物的去除
PAC/MBR能有效去除微污染水源水中CODMn，原水经沉淀池后CODMn平均为2.06mg·L-1。但水质并不稳定，浊度变化较大，在6.67～35.9NTU之间。经PAC/MBR工艺后出水浊度保持在0.3NTU以下，CODMn在1.9mg·L-1以下（平均为1.38mg·L-1），CODMn总去除率约33%。
反应器内有机物主要通过PAC吸附和生物降解作用去除；而膜表面进一步截留和氧化分解混合液有机物，两者形成双重保障，使得最终出水CODMn去除率保持在较高水平。试验初期PAC吸附强烈，反应器内CODMn有很好的去除，减轻了膜表面有机物负荷。试验中期，在PAC作用下，培养的生物絮体互相吸附、聚集，形成生物活性炭（BAC）悬浮在混合液内或粘附在膜表面，对有机物进行氧化分解。
由于膜表面积较大，在出水抽吸泵的作用下大量BAC颗粒在膜表面积累，压缩，形成生物作用较强的滤饼以及凝胶层对混合液中有机物进行截留和降解；而反应器内BAC颗粒呈悬浮状态，无附着载体使得生物作用微弱，对于进水贫营养的限制，反应器内异养微生物内源呼吸作用突出，利用有机物主要维持细胞本身的能量需要，因而CODMn去除率较低。
试验后期，反应器内CODMn逐渐升高。这主要源于细菌细胞进行新陈代谢的过程中释放的EPS高分子物质，构成了一部分难降解的CODMn；同时由于没有排泥，有机物出现了积累，但通过膜表面滤饼层和膜本身的高效截留作用，出水CODMn仍能保持在1.9mg·L-1。
2.2PAC/MBR出水通量PAC/MBR出水通量随运行时间的变化。整个试验阶段，系统在恒定抽吸力下运行，出水通量阶段式下降。试验初期，PAC在出水抽吸泵的作用下迅速附着在膜表面，形成一道疏松的“PAC屏障”，能够拦截一些大颗粒胶体和悬浮物质，从而减小了泥饼形成的几率，使得出水通量基本保持恒定。随着试验进行，膜表面形成“BAC滤层”，微生物在进行基质分解和内源呼吸的过程中会分泌EPS等物质，并渗入到混合液和膜表面，通过化学键与膜表面交联在一起，在一定程度上改变了膜的渗透性能，使出水通量有所下降；而BAC滤层由于内部含有PAC颗粒，使其比一般的滤饼层具有更高的抗压性，因此相对较疏松、孔隙率高，能较好地保证透水性，这2种因素相互作用，使PAC/MBR出水通量呈阶段式衰减的趋势，防止了持续性的衰减。
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