弱电场作用下陶瓷膜MBR运行效果及膜污染控制研究

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1、硕士学位论文弱电场作用下陶瓷膜MBR运行效果及膜污染控制研究FOULINGSUPPRESSIONANDOPERATIONEFFECTINACERAMICMBRBYUSINGLOW-VOLTAGEELECTRICFIELD王明明哈尔滨工业大学2017年12月国内图书分类号：X703学校代码：10213国际图书分类号：628.3密级：公开工程硕士学位论文弱电场作用下陶瓷膜MBR运行效果及膜污染控制研究硕士研究生：王明明导师：孙飞云副教授申请学位：工程硕士学科：环境工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2017年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学Clas

2、sifiedIndex：X703U.D.C：628.3AdissertationsubmittedinpartialfulfillmentoftherequirementsfortheprofessionaldegreeofMasterofEngineeringFOULINGSUPPRESSIONANDOPERATIONEFFECTINACERAMICMBRBYUSINGLOW-VOLTAGEELECTRICFIELDCandidate：MingmingWangSupervisor：AssociateProfessorFeiyunSunAcade

3、micDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：EnvironmentalEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2017Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要膜生物反应器（MBR）以其结构紧凑、处理效率稳定、污泥产率低等优点得到了广泛关注。然而，膜污染严重制约了MBR的进一步发展和应用。电场

4、控制膜污染是一种新兴的污染控制方法，已报道的关于外加电场MBR的研究尚存在电场功能单一，膜污染控制机理不明确等问题。因此，本论文选取机械强度大、抗腐蚀能力强的陶瓷膜构建膜-阴极一体化的膜组件，优化电极结构，设计并搭建不同阴极和阳极材料的外加电场陶瓷膜MBR装置，从污染物的去除效果、膜污染控制等方面进行研究，并研究自身产电的生物电化学MBR的运行效果和膜污染缓解情况。通过小试实验搭建了3套阴阳极不同的外加电场MBR，与传统MBR对比研究其污染物的去除效率和膜污染缓解情况。试验结果表明：Fe/Ti-MBR具有较低的跨膜压差和较高的除磷效率。外加电场M

5、B与传统MBR都具有较高的污染物去除率，同时外加电场MBR在运行过程中膜污染得到有效缓解。四个MBR装置出水COD的去除率均可达到94%以上，NH+4-N的去除率均可达到93%以上。Fe/Ti-MBR的TP浓度与其他3个装置相比显著降低，且在达到膜清洗的时刻，Fe/Ti-MBR跨膜压差比传统MBR降低38.1%。分析电场作用下污泥性质变化，混合液性质变化，滤饼层变化以及电场力与膜污染的关系，探究膜污染缓解机制。试验结果表明：Fe/Ti-MBR中电场力和电极释铁的联合作用导致膜污染降低。以石墨为阳极的外加电场上清液有机物质浓度较高，但滤饼层污染较小

6、，C/Cu-MBR和C/Ti-MBR缓解膜污染主要依靠电场力的静电斥力；以活泼金属为阳极的Fe/Ti-MBR中较高的污泥粒径与其较低的zeta电位表明系统中存在絮凝作用，释放的亚铁离子能够与上清液中SMP反应降低上清液中污染物质的浓度。为避免消耗额外的能量控制膜污染，构建生物电化学E-MBR装置。试验结果表明：E-MBR利用污水中微生物产电与原位利用，在不影响污水处理效果的基础上能有效缓解和控制了膜污染。E-MBR出水中的COD和NH+4-N与传统MBR相比没有太大差异，且膜污染速率比MBR工艺降低25.6%，有效延长膜运行周期。E-MBR中污泥

7、粒径增大，污泥混合液SMP和EPS含量较低是导致膜污染降低的主要原因。关键词：膜生物反应器；电场力；膜污染；电絮凝；生物电化学-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractMembranebioreactorhasattractedmuchmoreattentionowingtoitsownadvantages,suchascompactconfiguration,stabletreatmentefficiency,lowsludgeyieldandhighautomation.However,membranefoulinganditsre

8、sultedinlossofthemembraneflux,thedecreasingofitslifespan,andtheincre