膜污染因子識別與凝膠層結(jié)構(gòu)分析.pdf

1、膜生物反應(yīng)器(MembraneBioreactor，MBR)是將膜過濾技術(shù)應(yīng)用于污水處理的一項新興技術(shù)，然而膜污染制約了其廣泛應(yīng)用。國內(nèi)外學(xué)者對膜污染進行了廣泛的研究，取得了一些成果。當前研究主要側(cè)重于對膜通量和過膜壓力變化的宏觀考察以及凝膠層微觀結(jié)構(gòu)上的定性比較，而缺乏對膜污染的微觀機理研究以及凝膠層微觀結(jié)構(gòu)的定量描述。本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金課題，針對現(xiàn)今應(yīng)用最廣泛的疏水性聚乙烯中空纖維膜進行膜污染因子識別研究，考察了活性污泥特性和

2、污泥濃度的對膜污染的影響，并利用分形理論和多孔介質(zhì)流動力學(xué)從微觀角度對造成最主要膜污染的凝膠層的滲透能力進行分析，建立起膜污染因子與凝膠層分形滲透率之間的關(guān)系模型，得到了如下結(jié)論： (1)胞外聚合物(ExtracellularPolymericSubstances，EPS)作為包裹在菌膠團外層的高分子有機物質(zhì)，對活性污泥表面性質(zhì)有很大的影響。隨著蛋白質(zhì)/多糖比例的增大，污泥表面的Zeta電位絕對值|δ|減小，而相對疏水性RH都

3、會隨之增大。實驗發(fā)現(xiàn)污泥表面性質(zhì)與膜污染之間關(guān)系：相對疏水性RH與膜污染阻力呈正相關(guān)關(guān)系，而Zeta電位絕對值|δ|對膜污染阻力有負作用，并建立起污泥表面性質(zhì)與膜污染阻力之間的數(shù)學(xué)模型：Rf=23.7×RH-0.26|δ|-6.08； (2)凝膠層阻力Rc占膜污染總阻力Rt的50-90﹪，是膜污染最主要成分，有必要對其進行結(jié)構(gòu)分析； (3)結(jié)合多孔介質(zhì)流動力學(xué)和分形理論，引進相對滲透率的概念，推導(dǎo)出分形多孔介質(zhì)的滲透

4、模型，提出多孔介質(zhì)的分形滲透率公式：K1=π/8s·df/(4-df)·λ4max； (4)利用掃描電鏡觀察和圖像分析儀獲取凝膠層表面孔隙數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)凝膠層表面孔隙分布無序不均，具有很好的分形特征；采用分形模型得到的理論滲透率與通過阻力連續(xù)模型計算得到的實際滲透率之間存在一定的相關(guān)性。提出了分形滲透模型的修正公式K=1.3×π/8s·df/(4-df)·λ4max； (5)建立了膜污染因子之一活性污泥濃度MLSS與分形