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。其中生物污染對膜的破壞性最為嚴重，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。
　　本課題研究對比了單獨UF、MIEX-UF分體式和MIEX-UF一體式三種工藝，系統(tǒng)考察了多周期運行工況下對不可逆污染的控制效果以及控制機理上的差異。本試驗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的活細菌、未去除EPS的活細菌以及死細菌對超濾過程的膜生物污染，進行三種工藝超濾實驗，研究MIEX對于減緩膜生物污染的控制效果。利用激光共聚焦顯微鏡(CLSM)觀察細菌、蛋白質(zhì)和多糖在膜表面的累計情況。在此基礎(chǔ)上對MIEX-UF一體式組合工藝控制膜生物污染機理進行了深入系統(tǒng)的解析。
　　在單獨UF過程中，根據(jù)單周期運行時間，得出死細菌菌液造成的膜生物污染最嚴重，其次是未去除EPS的活細菌，較輕的是去除EPS的

3、活細菌。細菌死亡后會釋放大量的胞內(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，從而造成嚴重的膜生物污染?？疾霱IEX對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行時間，對于去除EPS的活細菌、未去除EPS的活細菌和死細菌三種不同的污染物，MIEX-UF膜過濾時間較單獨UF分別延長了38.1％、80.0％、181.8％，MIEX-UF一體式工藝較

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

5、，得出隨著電負性的增加，MIEX對細菌的去除效率也在增加。MIEX是陰離子型交換樹脂，溶液的電負性越大，越容易與MIEX上的Cl-發(fā)生離子交換而被去除。
　　對于三種菌液，MIEX控制膜生物污染中貢獻最大的都是MIEX顆粒在膜表面形成動態(tài)膜，分別占膜生物污染控制總貢獻比例的63％、58％和45％。MIEX-UF一體式工藝運行過程中，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與有機物間更