表面性质对膜生物反应器中膜污染影响及膜污染控制研究

发布时间：2017-12-06 11:14

  本文关键词：表面性质对膜生物反应器中膜污染影响及膜污染控制研究

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【摘要】：膜生物反应器(Membrane Bioreactor, MBR)是一种将膜分离技术和活性污泥处理污水技术有机结合的新型污水处理技术。作为一种新型的污水处理工艺,MBR具有出水水质好、占地面积小、剩余污泥产率低等优点。目前,MBR工艺已在国内外污水处理领域得到了普遍的研究和应用。然而,在膜生物反应器连续运行过程当中,膜不可避免的会产生污染。MBR运行过程中膜污染严重影响了出水量和出水水质等,同时增加了运行过程中的能耗,降低了该项技术的经济性和实用性,从而严重阻碍了MBR的大规模推广应用。因此,探究MBR运行过程中的膜污染形成机制,并且根据此提出合适的膜污染控制策略显得极为重要。本课题主要以长期稳定运行的MBR为研究对象,以XDLVO (Extended Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek)为理论基础,对MBR中影响膜污染的关键因子进行了深入探究。主要从热力学角度考察了膜zeta电位、污泥颗粒zeta电位、膜表面共轭酸碱对表面张力(γAB)参数等对污染物在膜面粘附过程的影响。探究了粉末活性炭(PAC)和改性磁粉对膜过滤性能及有机物污染物去除效率的影响等。主要研究结果如下：(1)在一个连续运行的实验室规模的MBR中测定其膜与污泥液的zeta电位。以实验测得的膜和污泥颗粒的表面zeta电位为基准,通过改变膜和污泥的表面zeta电位来分析膜与污泥颗粒之间的热力学作用能。研究结果表明：zeta电位对微生物代谢产物(SMP)在膜面的粘附过程(两平面接触粘附)的影响不大,但zeta电位对污泥颗粒在膜面的接触粘附过程(球体与平面接触粘附)的影响比较明显。在实验条件下,污染物颗粒粘附到膜表面过程中必须克服一个能量壁垒。对于给定的MBR条件,存在一个临界zeta电位值,当污泥颗粒或膜表的zeta电位值低于该值以下时,污泥颗粒与膜表之间相互作用的能垒消失。(2)根据XDLVO理论,膜面γAB参数主要通过影响AB作用能,从而对污染物与膜的相互作用能产生影响。γAB由电子受体张力(γ+)和电子供体张力(γ-)决定。研究结果表明,对于光滑膜表面,人为增大膜表面γ+和γ-的参数值,可以有效提高膜与污泥颗粒作用时的能垒；对于粗糙膜表,人为增大膜表面γ+和丫参数值,可以明显降低污染物与膜的相互作用强度。其中膜表面γ-值对污泥颗粒与膜相互作用的影响更为明显。(3)在膜生物反应器中投加活性炭和改性磁粉能够明显降低膜的过滤阻力,扫描电镜下观察过滤的污泥层表面形态,可以明显地看到添加活性炭和改性磁粉的污泥层呈现疏松多孔的结构,其中以添加磁粉的滤饼层结构更为疏松。同时,投加活性炭和改性磁粉的污泥液与原污泥液相比,DOC的去除率明显提高,而添加改性磁粉的污泥液DOC的去除效率更为明显。通过热力学分析,添加活性炭和改性磁粉的污泥与膜相互作用的排斥能垒降低,这将有利于污泥颗粒吸附到膜的表面,同时对于已经粘附到膜表面的污泥颗粒来讲,在水力冲刷下也更容易从膜的表面脱落下来。
【学位授予单位】：浙江师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 邱恒;;Fe(OH)_3改性PVDF膜的制备及其抗污染性能[J];环保科技;2009年04期

2 李洋洋;赵玉华;杨健;王成雨;邢雷;董瑞蛟;;沸石对MBR膜过滤阻力的影响及其脱色效果研究[J];中国给水排水;2008年07期

3 林红军;陆晓峰;段伟;沈飞;;膜生物反应器中膜过滤特征及膜污染机理的研究[J];环境科学;2006年12期

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本文编号：1258390