混凝强化重力驱动超滤膜处理含藻水效能及生物层分析.pdf

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1、硕士学位论文混凝强化重力驱动超滤膜处理含藻水效能及生物层分析TREATMENTPERFORMANCEOFALGAELADENWATERBYCOAGULATIONENHANCEDGRAVITYDRIVENULTRAFILTRATIONMEMBRANEANDINVESTIGATIONOFBIOFILM梁逸舟哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TU991.2学校代码：10213国际图书分类号：628.162密级：公开工学硕士学位论文混凝强化重力驱动超滤膜处理含藻水效能及生物层分析硕士研究生：梁逸舟导师：齐晶瑶教授申请学位：工学硕士学科：市政工程所在

2、单位：环境学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TU991.2U.D.C:628.162DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringTREATMENTPERFORMANCEOFALGAELADENWATERBYCOAGULATIONENHANCEDGRAVITYDRIVENULTRAFILTRATIONMEMBRANEANDINVESTIGATIONOFBIOFILMCandidate：LiangYizhouSupervisor：Prof.QiJingya

3、oAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MunicipalEngineeringAffiliation：SchoolofEnvironmentDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要蓝藻会产生一系列有毒物质严重危害水质，水体富营养化是藻类爆发的最主要原因，如何高效去除藻类已经成为近些年研究的热点问题之一。在这种严峻形势下，具有分

4、离效果好、能耗低、通量高的超滤技术开始受到人们的关注。由于藻细胞及其代谢产物会引起较为严重的膜污染，因此超滤处理含藻水的方法没有得到大规模普及。Peter-Varbanets等人于2010年提出了重力驱动膜系统，该系统的运行模式是死端过滤，靠重力作用将运行的水头压力稳定在40-100mbar，其具有能耗低、运行成本低、膜污染较小且无需物理及化学清洗等优点。目前重力膜系统已经开始被广泛应用于分散式洁净水供应、海水淡化预处理等水处理工程中，而应用含藻水处理方面的研究却很少。本文重点研究了重力超滤膜系统除藻效能及膜污染的特性。对比分析了不同混凝条件（混凝预

5、处理取上清液及混凝后直接将絮体加入反应器）以及不同种类水合氧化物（水解后呈正电性的混凝剂FeCl3混凝剂、负电性混凝剂水合二氧化锰）对重力超滤膜系统除藻效能的影响。通过各种水质评价方法，如膜通量的变化、三维荧光光谱分析（EEM）等，以及扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶红外光谱分析（FTIR）等膜污染表征手段来分析三种不同的前处理方式对重力膜除藻效能的影响。最后通过高通量测序对膜表面污染层的微生物群落结构及多样性进行对比分析，从微观角度揭示水质变化规律及膜污染机理。本文通过对比实验发现，水合二氧化锰原位混凝可显著增大絮体粒径，使得初始阶段沉降至膜表面的

6、污染物多于FeCl3原位混凝组，造成的过滤初期膜污染最严重，膜通量降幅最大，FeCl3原位混凝组次之，而FeCl3预混凝去除了大部分藻细胞及其胞外有机物，因此造成的膜污染最轻。重力膜反应器可以有效截留藻细胞以及类SMP生物大分子等物质，对色氨酸类物质以及类蛋白物质有很好的去除效果，其中FeCl3原位混凝组去除率可达90%；无混凝剂投加组次之为80%；水合二氧化锰原位混凝组为63%；FeCl3预混凝组最低，为30%。原位投加FeCl3混凝剂和水合二氧化锰混凝剂均不会破坏藻细胞，但会对藻细胞产生应激反应，改变藻际细菌的种类，使得能够促进铜绿微囊藻生长繁殖

7、的红杆菌属Rhodobacter等菌属的生长受到抑制甚至消失，而出现嗜甲基菌属Methylophilus等菌属。新生菌属有助于膜表面污染层的快速形成和稳定发展，使得水合二氧化锰原位混凝组膜表面污染层最为疏松，可逆污染小，因此膜通量恢I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文复率最高，可达100%；FeCl3原位混凝组次之，为71.22%；FeCl3预混凝组为62.09%；无混凝剂投加组最小，为48.59%。无混凝剂投加组膜污染层中的微生物群落丰度及多样性最高，FeCl3原位混凝组次之，水合二氧化锰原位混凝组最低。本文重点关注了混凝强化重力超滤膜系统处理含藻水的

8、效能及膜污染特性，有助于优化重力膜系统，为建立以重力超滤膜系统为核心的除藻工艺提供了理论支持。关键词：重力驱