吸附树脂对膜生物反应器初期膜污染的影响

《吸附树脂对膜生物反应器初期膜污染的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号:学校代码:10128UDC:学号:20151100104硕士学位论文（学生类别：全日制学术型硕士研究生学科名称：化学工程与技术论文题目：吸附树脂对膜生物反应器初期膜污染的影响英文题目：Effectofadsorptionresinoninitialmembranefoulinginmembranebioreactor学生姓名：曹汝毅导师姓名：陈伟伟副教授二○一八年六月内蒙古工业大学硕士学位论文摘要水资源匮乏和水质下降成为日益严重的问题，因此像膜生物反应器（Membranebioreact

2、or，MBR）这种先进的污水处理和回用技术应运而生。然而，膜污染成为MBR应用中的主要挑战。本文以浸没式MBR中膜污染的控制为研究对象，在研究了吸附树脂（Adsorptionresin，AR）对溶解性微生物产物（Solublemicrobialproducts，SMP）的吸附机理和SMP对聚偏氟乙烯（Polyvinylidenefluoride，PVDF）微滤膜初期膜污染的影响基础上，提出了SMP在D3520和PVDF膜之间的优先吸附关系机理，因此向MBR中投加D3520构建AR-MBR复合系统

3、可以减缓膜污染的发展。首先，研究AR对SMP的吸附机理。根据静态吸附实验的结果，在本研究的5种AR中，D3520对SMP有最高的吸附率和吸附量。计算了吸附热力学参数，并结合傅立叶变换红外光谱（Fouriertransforminfraredspectroscopy，FT-IR）仪和X射线光电子能谱（X-rayphotoelectronspectroscopy，XPS）仪进一步确定了该吸附过程的吸附类型。为了进一步明确D3520对SMP的吸附机理，利用吸附动力学模型和吸附等温线模型分析了吸附过程中

4、吸附速率的影响因素和吸附平衡后SMP在液相和固相之间的分布情况。其次，研究了SMP对PVDF微滤膜初期膜污染的影响。根据静态吸附实验，计算吸附热力学参数和应用吸附等温线模型研究了PVDF中空纤维膜丝对SMP的吸附；应用终端过滤实验，对PVDF微滤膜过滤SMP的过程进行了研究，明确了膜通量衰减的主要原因是过滤初期SMP的标准堵塞；基于以上分析，通过对MBR运行过程中蠕动泵“抽吸-停止”这一间歇操作过程的模拟，提出了SMP在D3520和PVDF膜之间的优先吸附关系机理，为缓解MBR中的膜污染提供理论

5、基础。最后，根据SMP在D3520和PVDF膜之间的优先吸附关系机理的分析，向MBR中投加D3520构建AR-MBR复合系统可以减缓膜污染。对比MBR和AR-MBR复合系统对模拟城市生活污水的处理效果发现，AR-MBR复合系统的处理效果优于MBR，且AR-MBR复合系统的初期跨膜压差（Trans-membranepressure，TMP）比MBR的增长缓慢。通过对阻力分布的研究发现，AR-MBR复合系统不可逆膜污染阻力和膜孔堵塞内部阻力小于MBR。因此，AR-MBR复合系统中污染的膜经过物理清洗

6、后，就有较高的水通量恢复率，从而减少了化学清洗对膜造成的损害。此外，污染的D3520经过再生后依然可以投加到MBR中，这节约了因投加D3520而增加的运行成本。关键词：膜生物反应器；膜污染；溶解性微生物产物；吸附树脂I内蒙古工业大学硕士学位论文AbstractThepotentialscarcityofwaterandthedeclineofwaterqualityhavebecomeseriousproblems.Hence,usinganadvancedtechnologysuchasmem

7、branebioreactor(MBR)fortreatingandreusingwastewaterhasemerged.Unfortunately,membranefoulingstillposesamajorchallengeinMBRapplication.TheobjectofthispaperwasthecontrolofmembranefoulinginsubmergedMBR.Basedontheadsorptionmechanismofsolublemicrobialprodu

8、cts(SMP)ontoadsorptionresin(AR)andtheeffectofSMPoninitialmembranefoulingofpolyvinylidenefluoride(PVDF)microfiltrationmembrane,themechanismofpreferentialadsorptionofSMPbetweenD3520andPVDFmembranewasproposed.Thus,inordertoalleviatetheevolutionofmembran