膜生物反應器(MBR)是以膜分離裝置取代傳統的二沉池,具有高效固液分離效果,受到的國內外學者的普遍關注。但是膜污染問題仍然制約著MBR膜的廣泛應用,膜污染機理以及膜污染控制方法仍是膜技術領域研究熱點。
針對于目前關于膜污染研究存在的關鍵問題,探討胞外聚合物(EPS)靜態吸附機理,解析著溶解性微生物產物(SMP)及生物大分子(BMM)在膜過濾的過程中發生的堵塞機理,考察膜對SMP和BMM的截留情況,提出污泥穩定性和聚集性兩個識別污泥絮體污染傾向的綜合指標,構建微生物燃料電池與膜生物反應器耦合系統(MFC-MBR),并解析其膜污染減緩著機理。利用靜態吸附的方法分析了膜污染初期的吸附污染,通過熱力學途徑確定了膜對EPS的吸附機理。結果表明,Sips等溫線最適合描述膜對EPS多糖和蛋白質的吸附;通過熱力學計算得到膜吸附過程的rG值在-10至-17kJ mol(-1)之間, rH值在10至30kJ mol~(-1)之間。說明膜對EPS多糖和蛋白質的吸附是熱力學可行且自然吸熱的過程,EPS多糖和蛋白質與膜之間的相互作用主要是物理吸附,溫度的升高可以提供更多的能量來強化吸附。
MBR膜利用多級Hermia模型研究了膜污染初期的過濾污染,分析了SMP及BMM不同時間段內主導的膜堵塞機理,確定了不同堵塞機理主導時段通量衰減的情況。結果表明,SMP過濾阻力的平均增長速率隨時間增加,而BMM過濾阻力的平均增長速率隨時間減少。