正渗透膜—生物反应器膜污染机理的解析研究

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1、分类号密级^^hX硕士学位论文题目：正渗透膜-生物反应器膜污染______________________机理的解析研宄__________________英文并列题目：Identificationofthemembranefoulingmechanismsinforwardosmosismembranebioreactors研宄生:袁博专业:环境科学与工程研宄方向:废水处理工程导师:李秀芬教授指导小组成员:李秀芬教授、王新华副教授学位授予日期:答辩委员会主席：gj

2、江南大学地址：无锡市蠡湖大道1

3、800号二〇一五年六月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得江南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：曰期：讣关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规定：江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，

4、允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。签名导师签名：______________________曰期：7^、4摘要摘要正渗透膜-生物反应器（OMBR）凭借其比传统膜-生物反应器（MBR）更低的工艺能耗、更小的膜污染趋势以及更好的出水水质受到了越来越多的关注。然而，无法避免的膜污染、内部浓差极化以及盐度的累积等导致的较低的运行通

5、量成为制约OMBR推广运用的关键问题。此外，OMBR中特有的高盐度环境，导致其膜污染机理与传统的MBR具有本质的区别。因此，系统全面地认识OMBR中的正渗透（FO）膜污染对推动OMBR的进一步发展具有着重要的意义。然而，目前关于OMBR中FO膜污染尤其是生物污染机制的认识仍然是不清晰的，亟需进一步深入的探讨研究。本文以处理模拟生活污水的分置式OMBR为依托，借助构建的多重染色结合激光共聚焦显微镜（CLSM）的测试方法，考察分析了OMBR中FO膜表面生物污染层的形成和成长过程，探讨了常用的两种FO膜

6、材质对OMBR运行性能和膜污染的影响。主要研究内容和结果如下：（1）构建了多重染色结合CLSM的测试方法，并将其运用于一个长期运行OMBR中的FO污染膜。实验证明，该方法完全适用于FO膜表面生物污染层的分析，并可以在不破坏膜污染层的前提下，获取FO膜表面污染物的组成及形貌等信息。同时，借助PHLIP和ImageJ等软件可以获取CLSM图像中各个生物污染层的荧光强度、生物体积和平均污染层厚度等数值，为解析FO膜的污染机制提供更多的信息支撑。（2）在相同的运行条件下同时运行三个完全一样的处理模拟生活污

7、水的分置式OMBR装置，分别运行3d、8d和25d，借助构建的多重染色结合CLSM测试方法，考察了OMBR运行过程中FO膜表面生物污染层的形成和成长过程。结果表明，相比于ɑ-D-吡喃多糖，β-D-吡喃多糖更容易沉积于FO膜表面；微生物除了在生物污染层最初形成的时候起到重要的作用之外，在3d之后几乎无法在污染层的上部观察到，EPS对生物污染层的形成具有更重要的作用，并以此为基础提出了FO膜面生物污染层形成的三阶段理论。（3）醋酸纤维（CTA）和聚酰胺（TFC）两种材质的FO膜对OMBR运行性能和膜污

8、染影响的对比实验表明，TFC-FO膜比CTA-FO膜的污染倾向更加严重。在相同的运行条件下，两种材质的污染膜表面的污染物组成一样。然而，TFC-FO膜表面的生物污染层更致密，孔隙率更小，且膜表面的无机颗粒更大。因此，从膜污染角度出发，相比于TFC-FO膜，CTA-FO膜更适用于OMBR的运行。关键词：正渗透膜-生物反应器，膜污染，激光共聚焦显微镜，荧光标记，机理IAbstractAbstractForwardosmosismembranebioreactor(OMBR)hasattractedin

9、creasinglyattentionsduetoitslowerenergyconsumption,lessmembranefoulingandbetterwaterqualitythanthetraditionalmembranebioreactor(MBR).However,theOMBRisalsowithsomedrawbackssuchasmembranefouling,theinternalconcentrationpolarization(ICP)andsalini