表面性質(zhì)對膜生物反應(yīng)器中膜污染影響及膜污染控制研究.pdf

1、膜生物反應(yīng)器(Membrane Bioreactor，MBR)是一種將膜分離技術(shù)和活性污泥處理污水技術(shù)有機(jī)結(jié)合的新型污水處理技術(shù)。作為一種新型的污水處理工藝，MBR具有出水水質(zhì)好、占地面積小、剩余污泥產(chǎn)率低等優(yōu)點(diǎn)。目前，MBR工藝已在國內(nèi)外污水處理領(lǐng)域得到了普遍的研究和應(yīng)用。然而，在膜生物反應(yīng)器連續(xù)運(yùn)行過程當(dāng)中，膜不可避免的會(huì)產(chǎn)生污染。MBR運(yùn)行過程中膜污染嚴(yán)重影響了出水量和出水水質(zhì)等，同時(shí)增加了運(yùn)行過程中的能耗，降低了該項(xiàng)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性

2、和實(shí)用性，從而嚴(yán)重阻礙了MBR的大規(guī)模推廣應(yīng)用。因此，探究MBR運(yùn)行過程中的膜污染形成機(jī)制，并且根據(jù)此提出合適的膜污染控制策略顯得極為重要。
　　本課題主要以長期穩(wěn)定運(yùn)行的MBR為研究對象，以XDLVO(ExtendedDerjaguin-Landau-Verwey-Overbeek)為理論基礎(chǔ)，對MBR中影響膜污染的關(guān)鍵因子進(jìn)行了深入探究。主要從熱力學(xué)角度考察了膜zeta電位、污泥顆粒zeta電位、膜表面共軛酸堿對表面張力(γA

3、B)參數(shù)等對污染物在膜面粘附過程的影響。探究了粉末活性炭(PAC)和改性磁粉對膜過濾性能及有機(jī)物污染物去除效率的影響等。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)在一個(gè)連續(xù)運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的MBR中測定其膜與污泥液的zeta電位。以實(shí)驗(yàn)測得的膜和污泥顆粒的表面zeta電位為基準(zhǔn)，通過改變膜和污泥的表面zeta電位來分析膜與污泥顆粒之間的熱力學(xué)作用能。研究結(jié)果表明:zeta電位對微生物代謝產(chǎn)物(SMP)在膜面的粘附過程（兩平面接觸粘附）的影響不

4、大，但zeta電位對污泥顆粒在膜面的接觸粘附過程（球體與平面接觸粘附）的影響比較明顯。在實(shí)驗(yàn)條件下，污染物顆粒粘附到膜表面過程中必須克服一個(gè)能量壁壘。對于給定的MBR條件，存在一個(gè)臨界zeta電位值，當(dāng)污泥顆粒或膜表的zeta電位值低于該值以下時(shí)，污泥顆粒與膜表之間相互作用的能壘消失。
　　(2)根據(jù)XDLVO理論，膜面γAB參數(shù)主要通過影響AB作用能，從而對污染物與膜的相互作用能產(chǎn)生影響。γAB由電子受體張力（γ+）和電子供體張

5、力(γ-)決定。研究結(jié)果表明，對于光滑膜表面，人為增大膜表面γ+和γ-的參數(shù)值，可以有效提高膜與污泥顆粒作用時(shí)的能壘;對于粗糙膜表，人為增大膜表面γ+和γ-參數(shù)值，可以明顯降低污染物與膜的相互作用強(qiáng)度。其中膜表面γ-值對污泥顆粒與膜相互作用的影響更為明顯。
　　(3)在膜生物反應(yīng)器中投加活性炭和改性磁粉能夠明顯降低膜的過濾阻力，掃描電鏡下觀察過濾的污泥層表面形態(tài)，可以明顯地看到添加活性炭和改性磁粉的污泥層呈現(xiàn)疏松多孔的結(jié)構(gòu)，其中以