MIEX-UF一體式耦合工藝中超濾膜生物污染的控制研究.pdf

1、超濾(UF)工藝的發(fā)展為飲用水處理提供了一個(gè)新的發(fā)展方向。但膜污染控制仍然是UF技術(shù)應(yīng)用中的瓶頸問題。其中生物污染對(duì)膜的破壞性最為嚴(yán)重，其污染也最難控制。磁性離子交換樹脂(MIEX)作為水處理中常用的吸附材料，與膜組合工藝被不少研究者所關(guān)注。
　　本課題研究對(duì)比了單獨(dú)UF、MIEX-UF分體式和MIEX-UF一體式三種工藝，系統(tǒng)考察了多周期運(yùn)行工況下對(duì)不可逆污染的控制效果以及控制機(jī)理上的差異。本試驗(yàn)以水體中常見的銅綠假單胞菌作為代

2、表菌種，研究去除EPS的活細(xì)菌、未去除EPS的活細(xì)菌以及死細(xì)菌對(duì)超濾過程的膜生物污染，進(jìn)行三種工藝超濾實(shí)驗(yàn)，研究MIEX對(duì)于減緩膜生物污染的控制效果。利用激光共聚焦顯微鏡(CLSM)觀察細(xì)菌、蛋白質(zhì)和多糖在膜表面的累計(jì)情況。在此基礎(chǔ)上對(duì)MIEX-UF一體式組合工藝控制膜生物污染機(jī)理進(jìn)行了深入系統(tǒng)的解析。
　　在單獨(dú)UF過程中，根據(jù)單周期運(yùn)行時(shí)間，得出死細(xì)菌菌液造成的膜生物污染最嚴(yán)重，其次是未去除EPS的活細(xì)菌，較輕的是去除EPS的

3、活細(xì)菌。細(xì)菌死亡后會(huì)釋放大量的胞內(nèi)聚合物，其中包括一些腐殖質(zhì)、各種聚糖脂以及其他微生物的代謝產(chǎn)物，而這些物質(zhì)導(dǎo)致在膜表面形成一層具備微生物生存條件的生物膜，從而造成嚴(yán)重的膜生物污染?？疾霱IEX對(duì)膜生物污染的控制效果，結(jié)果表明MIEX的投加明顯提高工藝運(yùn)行時(shí)間，對(duì)于去除EPS的活細(xì)菌、未去除EPS的活細(xì)菌和死細(xì)菌三種不同的污染物，MIEX-UF膜過濾時(shí)間較單獨(dú)UF分別延長了38.1％、80.0％、181.8％，MIEX-UF一體式工藝較

4、單獨(dú)UF工藝能明顯減緩膜生物污染。
　　在MIEX去除細(xì)菌的過程中，EPS及細(xì)菌分泌的胞內(nèi)聚合物起重要作用。MIEX對(duì)死細(xì)菌的去除率最大為42.51％，其次是未去除EPS的活細(xì)菌為39.26％,對(duì)去除EPS的活細(xì)菌去除率最低為26.58％。EPS的荷電性影響MIEX對(duì)細(xì)菌的去除。這是由于細(xì)菌分泌的物質(zhì)中有大量的蛋白質(zhì)和多糖，蛋白質(zhì)帶負(fù)電率先吸附到樹脂表面，是增大細(xì)菌與樹脂間的作用力?？疾觳煌琙eta電位的菌液與最大去除率之間的關(guān)系

5、，得出隨著電負(fù)性的增加，MIEX對(duì)細(xì)菌的去除效率也在增加。MIEX是陰離子型交換樹脂，溶液的電負(fù)性越大，越容易與MIEX上的Cl-發(fā)生離子交換而被去除。
　　對(duì)于三種菌液，MIEX控制膜生物污染中貢獻(xiàn)最大的都是MIEX顆粒在膜表面形成動(dòng)態(tài)膜，分別占膜生物污染控制總貢獻(xiàn)比例的63％、58％和45％。MIEX-UF一體式工藝運(yùn)行過程中，通過微觀界面作用力分析，“MIEX-污染物”＞“PVDF-污染物”界面作用力使得MIEX與有機(jī)物間更