基于XDLVO理論對膜生物反應器中膜污染微觀界面作用機制的研究.pdf

1、膜生物反應器(MBR)是一種由膜分離單元與活性污泥法單元相結合的新型污水處理技術，具有一系列優(yōu)點，在污水處理和回用方面極具應用前景。然而，膜污染問題是這一技術發(fā)展的瓶頸之一。膜污染將導致膜通量下降，增加膜清洗和膜組件更換的頻率，嚴重影響了MBR技術的經濟性和實用性。因此開展MBR中膜污染的研究顯得十分必要。本研究將以長期運行過程中的浸沒式膜生物反應器(SMBR)系統為研究對象，以XDLVO理論為研究工具，從熱力學的角度研究膜污染的微觀界

2、面作用機制。
　　在SMBR系統運行過程中，分別對進水和出水中COD、總氮以及總磷的含量進行了測定。結果顯示，SMBR對COD的去除率最高，平均去除率達到93％。然而，SMBR對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熱力學吸附過程的認識，以XDLVO理論計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)隨距離變化的曲線圖。結果表明，AB作用力在近距離時遠大于LW和EL作用力，并且整個粘附過程中存在一個能壘。理論計算表明，膜與牛血清蛋白間的吸引作用比葡聚糖（分子量為40000Da）更強烈，這表明蛋白質在膜污染中所起的貢獻遠大于多糖。另外，小顆粒污泥具有更高的單位質量粘附能，更容易粘附在膜表面。膜表面吸附一層污泥后，污泥顆?！勰鄬娱g的作用能壘明顯小于污泥顆?！け砻骈g的作用能壘，說明有利于后續(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系統運行過程中，對膜表面上附著的濾餅層的物化性質進行了表征，FTIR分析結果表明多糖和蛋白質是濾餅污泥的主要組成物質。研究發(fā)現濾餅層的SFR遠高于反應器活性污泥，這表明濾餅污泥能引發(fā)更嚴重的膜污染。實驗從能量角度上也論證了濾餅污泥具有加劇膜污染的傾向。進一步研究發(fā)現，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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