橄欖油廢水是橄欖油生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水。該廢水是一種深紅黑色，中等酸性的液體，具有較高的電導(dǎo)率和較高的有機(jī)物含量。并且橄欖油廠廢水的另一個(gè)特點(diǎn)是其苯酚化合物含量高，其濃度范圍從0.5到24 g/L不等。由于在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量廢物，橄欖油廠廢水的處理和處置目前是橄欖油生產(chǎn)過(guò)程中較嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題之一。膜生物反應(yīng)器技術(shù)的工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用是常見(jiàn)的，因?yàn)樵摲椒�能承受高有機(jī)負(fù)荷能力，并在獨(dú)特耐火基板[降解某些微生物群落其高特異性的。因此，也已被用于處理橄欖油廠廢水。在膜生物反應(yīng)器中添加活性炭可以降低苯酚的毒性，因此可以提高系統(tǒng)的整體生物降解效率。重要的是，如上所述，活性炭對(duì)潛在有機(jī)污垢的吸附可以減少有機(jī)污垢和生物污垢的減少。因此，使用活性炭的膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)似乎是處理橄欖油廢水的好選擇。

　　添加活性炭后對(duì)橄欖油廢水中可溶性微生物組成的影響

　　為了檢驗(yàn)活性炭改變可溶性微生物組成，使其對(duì)膜具有更高的親和力這一假設(shè)，通過(guò)GPC分析了構(gòu)成可溶性微生物的有機(jī)分子的大小分布(圖1)。在第二次可溶性微生物運(yùn)行結(jié)束時(shí)收集了可溶性微生物樣品(圖1b)，有趣的是，GPC色譜圖顯示了對(duì)照反應(yīng)堆和活性炭加入反應(yīng)堆之間的明顯差異。在活性炭反應(yīng)器的可溶性微生物中，保留時(shí)間為24分鐘時(shí)，來(lái)自對(duì)照反應(yīng)器的可溶性微生物的第一個(gè)峰顯著降低，而在活性炭反應(yīng)器的可溶性微生物中，在28分鐘時(shí)觀察到峰的上升(圖1，分別是峰值a和b)。活性炭反應(yīng)器的可溶性微生物中的37分鐘處的峰也升高(峰c)。可溶性微生物中某些有機(jī)化合物含量的變化(升高或降低)可能歸因于，由于微生物群落組成的變化或某些活性炭所觀察到的代謝活性增強(qiáng)，導(dǎo)致某些微生物產(chǎn)品的產(chǎn)生和分泌增加另外，或抑制進(jìn)水橄欖油廢水中物質(zhì)的降解。有機(jī)化合物對(duì)活性炭顆粒的吸附只會(huì)降低其在可溶性微生物中的外觀。由于吸附到活性炭上，可溶性微生物中某些成分的減少(如峰a所示)也有可能優(yōu)先吸附其他成分，這些成分對(duì)通量的減少更不利，或者起膜調(diào)節(jié)前體的作用，這可能會(huì)增強(qiáng)生物膜的生長(zhǎng)(例如峰b–d)。顯然，確定膜上有機(jī)污染物的身份是一項(xiàng)必不可少的任務(wù)，目前，尚不清楚不同可溶性微生物組分對(duì)膜污染的詳細(xì)影響以及它們被活性炭的吸附。

　　圖1：活性炭的添加到膜生物反應(yīng)器對(duì)橄欖油廢水可溶性微生物組成的影響。

　　活性炭添加后生物膜形成的變化

　　為了分析由于在膜生物反應(yīng)器中添加活性炭而導(dǎo)致生物膜形成增加的可能性，并進(jìn)一步闡明活性炭反應(yīng)器中膜性能下降幅度更大的原因，在第一個(gè)處理結(jié)束時(shí)進(jìn)行了檢測(cè)(圖2A，B)。在比較兩個(gè)反應(yīng)器之間生物膜結(jié)構(gòu)的性質(zhì)時(shí)，可以觀察到活性炭反應(yīng)器通量下降的增加顯然與生物膜生長(zhǎng)的幅度有關(guān)。在第一次膜生物反應(yīng)器運(yùn)行結(jié)束時(shí)從模塊上獲取的兩塊膜上生物膜的CLSM分析顯示，活性炭和對(duì)照反應(yīng)器之間細(xì)胞的生物體積及其自相關(guān)EPS的差異很大(圖2)。當(dāng)補(bǔ)充活性炭時(shí)，生物膜生長(zhǎng)的升高支持了膜滲透性的更高降低，這是由可溶性微生物組分吸附的升高引起的，這可能會(huì)更好地調(diào)節(jié)膜表面，從而增強(qiáng)生物膜的形成。

　　圖2：活性炭加入膜生物反應(yīng)器對(duì)生物膜形成的影響。

　　由于添加了活性炭的膜生物反應(yīng)器膜滲透性的更大降低可能歸因于活性炭顆粒，因此在第一個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)對(duì)結(jié)垢的膜進(jìn)行SEM成像(圖3)。沒(méi)有觀察到來(lái)自活性炭和對(duì)照的生物膜形態(tài)的主要差異，并且在兩種情況下，均檢測(cè)到EPS基質(zhì)中的包埋細(xì)胞。值得注意的是，從填充了活性炭的反應(yīng)器收集的任何樣品中都未發(fā)現(xiàn)活性炭顆粒(圖3c，d)。因此，在活性炭反應(yīng)器中跨膜壓力的升高和膜滲透性的更高降低不能歸因于活性炭顆粒對(duì)膜的物理阻塞。

　　圖3：活性炭添加膜生物反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)結(jié)垢膜的SEM成像。

　　對(duì)于橄欖油廢水的處理，測(cè)試了連續(xù)活性炭添加膜生物反應(yīng)器對(duì)膜結(jié)垢的影響。結(jié)果表明活性炭的添加對(duì)過(guò)濾器中的DOC和BOD濃度幾乎沒(méi)有影響。但是，添加活性炭可以提高生物量的活性，與此同時(shí)，反應(yīng)器中有機(jī)分子的分子量分布也發(fā)生了變化。觀察到源自活性炭添加的膜生物反應(yīng)器的可溶性微生物的溶解的有機(jī)樣品的吸附顯著提高。值得注意的是，膜生物反應(yīng)器中的液懸浮固體暴露于活性炭可能是膜通透性降低的主要原因，這是在從MBR中收集到的可溶性微生物進(jìn)行的獨(dú)立末端過(guò)濾實(shí)驗(yàn)中觀察到的。因此，存在活性炭時(shí)增加的結(jié)垢很可能是膜生物反應(yīng)器中一定比例的有機(jī)分子吸收率升高的結(jié)果。

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