膜污染因子識(shí)別與凝膠層結(jié)構(gòu)分析.pdf

1、膜生物反應(yīng)器(MembraneBioreactor，MBR)是將膜過(guò)濾技術(shù)應(yīng)用于污水處理的一項(xiàng)新興技術(shù)，然而膜污染制約了其廣泛應(yīng)用。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)膜污染進(jìn)行了廣泛的研究，取得了一些成果。當(dāng)前研究主要側(cè)重于對(duì)膜通量和過(guò)膜壓力變化的宏觀考察以及凝膠層微觀結(jié)構(gòu)上的定性比較，而缺乏對(duì)膜污染的微觀機(jī)理研究以及凝膠層微觀結(jié)構(gòu)的定量描述。本文結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金課題，針對(duì)現(xiàn)今應(yīng)用最廣泛的疏水性聚乙烯中空纖維膜進(jìn)行膜污染因子識(shí)別研究，考察了活性污泥特性和

2、污泥濃度的對(duì)膜污染的影響，并利用分形理論和多孔介質(zhì)流動(dòng)力學(xué)從微觀角度對(duì)造成最主要膜污染的凝膠層的滲透能力進(jìn)行分析，建立起膜污染因子與凝膠層分形滲透率之間的關(guān)系模型，得到了如下結(jié)論： (1)胞外聚合物(ExtracellularPolymericSubstances，EPS)作為包裹在菌膠團(tuán)外層的高分子有機(jī)物質(zhì)，對(duì)活性污泥表面性質(zhì)有很大的影響。隨著蛋白質(zhì)/多糖比例的增大，污泥表面的Zeta電位絕對(duì)值|δ|減小，而相對(duì)疏水性RH都

3、會(huì)隨之增大。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)污泥表面性質(zhì)與膜污染之間關(guān)系：相對(duì)疏水性RH與膜污染阻力呈正相關(guān)關(guān)系，而Zeta電位絕對(duì)值|δ|對(duì)膜污染阻力有負(fù)作用，并建立起污泥表面性質(zhì)與膜污染阻力之間的數(shù)學(xué)模型：Rf=23.7×RH-0.26|δ|-6.08； (2)凝膠層阻力Rc占膜污染總阻力Rt的50-90﹪，是膜污染最主要成分，有必要對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析； (3)結(jié)合多孔介質(zhì)流動(dòng)力學(xué)和分形理論，引進(jìn)相對(duì)滲透率的概念，推導(dǎo)出分形多孔介質(zhì)的滲透

4、模型，提出多孔介質(zhì)的分形滲透率公式：K1=π/8s·df/(4-df)·λ4max； (4)利用掃描電鏡觀察和圖像分析儀獲取凝膠層表面孔隙數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)凝膠層表面孔隙分布無(wú)序不均，具有很好的分形特征；采用分形模型得到的理論滲透率與通過(guò)阻力連續(xù)模型計(jì)算得到的實(shí)際滲透率之間存在一定的相關(guān)性。提出了分形滲透模型的修正公式K=1.3×π/8s·df/(4-df)·λ4max； (5)建立了膜污染因子之一活性污泥濃度MLSS與分形