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《天津大学》 2010年
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膜生物反应器—反渗透组合系统中的膜污染研究

邢锴  
【摘要】:针对污水深度处理中的MBR-RO组合工艺,以MBR膜污染机理、缓解MBR膜污染、RO膜污染机理、缓解RO膜污染为四个研究方面,系统地分析了MBR-RO组合系统中的膜污染问题。 平行实验表明,中空纤维膜MBR的膜面附着物是污泥泥饼层,而板式膜MBR的膜面附着物是一层二次动态膜,它可以缓解作为板式膜主要污染因素的膜孔堵塞污染;由于泥饼层的作用,EPS与中空纤维膜的膜污染相关性良好,而在板式膜中,EPS与其膜污染相关性很差,并且二次动态膜显著降低了SMP与膜污染的相关性;在板式膜运行过程中,二次动态膜起到了初期缓解膜污染,后期加剧膜污染的作用。 运行中试规模板式膜MBR,发现在反应器空间内,污泥EPS的分布并不均匀,而是呈现一定的规律。在水平方向上,EPS呈现出两端高中间低的分布形式,在深度方向上,EPS随深度的增加而降低。这与膜组件的曝气形式和进水方式有关;运行小试规模中空纤维膜MBR,发现加入PAC或者运行好氧颗粒污泥都可显著缓解膜污染。颗粒污泥拥有更好的过滤性能,但在膜面的累积过程中,大粒径的污泥发生了破碎,相比混合液,泥饼层中污泥EPS的含量明显增高。 以BSA和藻酸钠代表MBR产水中的有机物,运行RO系统,发现藻酸钠对膜污染的影响高于BSA的影响,BSA与藻酸钠共存时会产生交互作用,显著增加了有机物的污染程度。溶液化学成分中,Ca2+以架桥作用络合了有机物的羧基官能团,加速了有机物的聚集,对有机物污染有高度显著的影响;Mg2+的影响次之;离子强度可改变有机物的电性,显著影响有机物污染的程度。上述三者之间不具有交互作用。有机物会在膜面形成厚密的凝胶层,引起严重的膜污染,且其粘性大于膜本身的粘性,加剧了有机物的聚集。 MBR-RO组合系统处理市政污水时可以得到非常优良的水质。在系统运行中,以RO的膜污染机理为理论基础,研究盐水定期冲洗和加入CER预处理对缓解RO膜污染的效果。结果表明,NaCl溶液定期冲洗可显著缓解膜污染,这是因为高浓度的Na+不但可以置换出架桥于有机物之间的二价阳离子,而且其产生的渗透压可以迫使污染层发生膨胀,减弱了有机物分子间的结合;CER预处理显著消减了RO进水中二价阳离子的浓度,减轻了有机物与其络合的程度,有效缓解了有机物污染的发生,延长了RO的使用周期。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:X703

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