基于XDLVO理論對(duì)膜生物反應(yīng)器中膜污染微觀界面作用機(jī)制的研究.pdf

1、膜生物反應(yīng)器(MBR)是一種由膜分離單元與活性污泥法單元相結(jié)合的新型污水處理技術(shù)，具有一系列優(yōu)點(diǎn)，在污水處理和回用方面極具應(yīng)用前景。然而，膜污染問(wèn)題是這一技術(shù)發(fā)展的瓶頸之一。膜污染將導(dǎo)致膜通量下降，增加膜清洗和膜組件更換的頻率，嚴(yán)重影響了MBR技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。因此開(kāi)展MBR中膜污染的研究顯得十分必要。本研究將以長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中的浸沒(méi)式膜生物反應(yīng)器(SMBR)系統(tǒng)為研究對(duì)象，以XDLVO理論為研究工具，從熱力學(xué)的角度研究膜污染的微觀界

2、面作用機(jī)制。
　　在SMBR系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，分別對(duì)進(jìn)水和出水中COD、總氮以及總磷的含量進(jìn)行了測(cè)定。結(jié)果顯示，SMBR對(duì)COD的去除率最高，平均去除率達(dá)到93％。然而，SMBR對(duì)總氮和總磷的平均去除率都很低，分別為50％和35％。
　　膜面污泥層的形成是MBR中一種主要的膜污染形式?；谖勰嘈躞w粘附在膜表面形成污泥層是一個(gè)熱力學(xué)吸附過(guò)程的認(rèn)識(shí)，以XDLVO理論計(jì)算得到了污泥絮體與膜表面之間的三種作用力:路易斯酸堿對(duì)作用力(A

3、B)、范德華作用力（LW）和靜電力(EL)隨距離變化的曲線(xiàn)圖。結(jié)果表明，AB作用力在近距離時(shí)遠(yuǎn)大于LW和EL作用力，并且整個(gè)粘附過(guò)程中存在一個(gè)能壘。理論計(jì)算表明，膜與牛血清蛋白間的吸引作用比葡聚糖（分子量為40000Da）更強(qiáng)烈，這表明蛋白質(zhì)在膜污染中所起的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)大于多糖。另外，小顆粒污泥具有更高的單位質(zhì)量粘附能，更容易粘附在膜表面。膜表面吸附一層污泥后，污泥顆粒—污泥層間的作用能壘明顯小于污泥顆?！け砻骈g的作用能壘，說(shuō)明有利于后續(xù)污

4、泥層的形成。研究表明，MBR中選用高電子供體成分表面張力的膜有助于污泥層的控制。
　　在SMBR系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)膜表面上附著的濾餅層的物化性質(zhì)進(jìn)行了表征，F(xiàn)TIR分析結(jié)果表明多糖和蛋白質(zhì)是濾餅污泥的主要組成物質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)濾餅層的SFR遠(yuǎn)高于反應(yīng)器活性污泥，這表明濾餅污泥能引發(fā)更嚴(yán)重的膜污染。實(shí)驗(yàn)從能量角度上也論證了濾餅污泥具有加劇膜污染的傾向。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，濾餅污泥具有高SFR的主要原因是其表面元素的組成狀況。
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