超滤浓缩EPS及其正渗透膜分离实验研究

发布时间：2020-09-22 18:05

　　活性污泥法乃目前常规污水处理技术,其问题是处理过程中产生大量难以处理/处置的剩余污泥。剩余污泥中胞外聚合物(EPS)占其干重比例达10~40%,所含特殊官能团对水中重金属离子具有很强的吸附能力,况且EPS还会影响到污泥的脱水性能。如果能将EPS回收利用,则在获得重金属吸附剂的同时也可改善污泥脱水性能,亦可实现污泥减量作用。传统分离EPS方法不仅含水率高、能耗大,且存在二次污染问题。相形之下,膜分离则无后顾之忧。因此,本研究采用超滤以及正渗透(死端与扫流模式)膜过滤方式,以藻酸盐和实际EPS作为研究对象,探究其膜污染机理,以及EPS膜分离回收过程与重金属离子吸附去除相耦合作用。不同提取方法获得EPS产量及组分有所不同,本研究以CER法获得的EPS作为研究对象。金属离子可与EPS中羧酸基团结合,可减轻超滤膜过滤过程中膜污染现象,金属离子减轻程度为Al~(3+)Fe~(3+)Ca~(2+)Mg~(2+),且三价金属离子较二价离子来说效果要好。EPS对Pb~(2+)理论最大吸附量高达645.2 mg/g,EPS滤饼层对Pb~(2+)、Cu~(2+)与Cd~(2+)去除率均可达80%以上。EPS超滤膜回收与重金属离子去除耦合实验显示,重金属离子去除率受超滤膜对EPS回收率与EPS滤饼吸附过程过滤压力影响。Ca~(2+)与硅藻土能减轻EPS膜浓缩回收的过滤阻抗,但不影响重金属离子去除率。Ca~(2+)减轻膜污染只在低过滤压力下(p_1=20 kPa)方有效果。正渗透膜朝向会影响正渗透过程中的水通量,且活性层朝向驱动液侧时通量下降速要高于朝向料液侧。因Ca~(2+)与SA发生交联反应,减轻了扫流以及死端无隔板正渗透过程中的膜污染现象。死端过滤时污垢层较为致密,因而水通量下降速率高于扫流模式,且因驱动液被稀释而引起的通量下降部分很少。正渗透隔板会使单位膜面积上积累的污垢增多,导致通量急剧下降;通过添加Ca~(2+)之方式并不能有效减轻膜污染。
【学位单位】：北京建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X703
【部分图文】：

污泥处置,方式,剩余污泥,无害化处理

第 1 章绪论拿“十二五”所设定的的目标来说，“十二五”曾明确指泥要达到 70～80%的无害化处理率目标，但是根据 E20 ，我国城镇剩余污泥的无害化处理率仅为 31～35%，连继出台了“十三五”、“水十条”，并且以此为背景，又置率目标，但数据显示，截止到 2017 年底，我国剩余%，与设定目标相差甚远[1]。据数据记载[1]，在当前形势的剩余污泥中，超过 50%仍以卫生填埋这种不可持续的中，土地利用占了污泥处理处置方式的 15%，干化焚烧有 8%的剩余污泥经处理后作为建筑材料进行再利用，但策的监管下，仍有约 18%的剩余污泥不知去向。具体处

基本结构,物理法,微生物细胞,化学法

图 1-2 EPS 的基本结构[19]Fig. 1-2 The structure of EPS构特殊，它可为微生物细胞提供生存空间，它包裹缠绕中，以起到保护微生物细胞体的作用，使其免于脱水，进入其中[24]。EPS 自身的特性可将活性污泥絮体中的微微生物形成具有大量孔道的网状聚合结构，而这种网质，并聚集周围环境中的营养成分，通过胞外酶将其降从而为微生物生存提供充足的能源物质[24]。方法对其含量和组份有不同程度的影响，从而影响其性通常包括物理法和化学法，具体见表 1-1[12]。物理法通等）将 EPS 与水相中的微生物聚集体分离，从而达到处理、阳离子交换树脂（CER）和高速离心。化学法是

过滤装置,提取方法,综合分析

图 2-1 自控过滤装置[79]Fig. 2-1 Automatic filter unit EPS 的提取本研究综合分析了目前常用的 EPS 提取方法，采用了如下图 2-2 六种方法进行取。

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