UCT-MBR中混合液特性及膜污染研究

摘要

膜污染一直以来是膜生物反应器（Membrane Bioreactor，MBR）推广应用的重要技术瓶颈。本文用UCT（the University of Cape Town）-MBR处理模拟生活污水，采用不排泥连续运行方式，经优化反应器运行参数与中空纤维膜出水方式后，得到良好出水效果。在此基础上重点考察不同MLSS对应的混合液特性及其对膜污染的影响，为优化膜生物反应器性能及稳定运行提供理论依据。
　　试验研究了UCT-MBR在四种不同混合液悬浮固体浓度（MLSS）条件下，污泥混合液对应不同胞外聚合物（EPS）、溶解性微生物产物（SMP）及其组成的变化情况。发现EPS变化主要取决于蛋白质（rp=0.885），且蛋白质占EPS总量的83-90％；SMP变化主要取决于多糖（rp=0.890），且多糖占SMP总量的57-63％。MLSS浓度分别与EPS中蛋白质和SMP中多糖的相关性显著，且略小于其与EPS、SMP的相关性。通过因子分析法确定EPS主要受MLSS影响，而SMP则是主要受EPS和MLSS共同作用。另外膜出水TOC、TN、TP效果良好且稳定，去除率均随MLSS增加而增加，但会出现增长瓶颈。
　　利用SPSS软件分析了膜阻力分布与混合液特性的相关性，以明确造成膜污染的主要因子。在UCT-MBR中，随着MLSS增加，膜通量几乎不变，但膜污染状况加剧。跨膜压差（TMP）、膜过滤阻力（Rt）与混合液特性指标的共同显著相关指标为MLSS、EPS及其蛋白、SMP及其多糖。MLSS、SMP是影响膜污染的根本性指标。利用多元相关分析法模拟 TMP与 MLSS、SMP浓度的相关方程：此处公式省略，表明TMP与MLSS及SMP浓度的呈正相关变动，SMP对跨膜压差的影响小于MLSS浓度。

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1 绪论

1.1 MBR研究概况

1.1.1 MBR组成和特点

1.1.2 MBR研究概况和应用前景

1.1.3 UCT-MBR研究现状

1.2 膜污染研究概况

1.2.1 膜污染机理及影响因素

1.2.2 膜污染模型

1.2.3 膜污染控制措施

1.3 EPS、SMP对膜污染影响

1.3.1 EPS对膜污染影响

1.3.2 SMP对膜污染影响

1.4 研究背景、意义与研究内容

1.4.1 研究背景和意义

1.4.2 研究内容

2 试验装置与方法

2.1 试验条件及装置

2.2 试验仪器及分析方法

2.2.1 常规检测指标

2.2.2 TOC

2.2.3 胞外聚合物

2.2.4 溶解性微生物产物

2.2.5 UV254

2.2.6 污泥絮体粒径

2.2.7 Zeta电位

2.2.8 膜污染阻力

3 污泥混合液特性及出水水质变化

3.1 污泥混合液特性

3.1.1 EPS及其组成

3.1.2 SMP及其组成

3.1.3 UV254

3.1.4 Zeta电位

3.1.5 污泥粒径分布

3.2 混合液特性因子分析

3.2.1 因子分析法

3.2.2 运行结果

3.3 膜出水水质

3.3.1 TOC

3.3.2 TN

3.3.3 TP

3.4 本章小结

4 膜污染性能及相关性分析

4.1 中空纤维膜出水方式优化

4.1.1 转速对膜性能影响

4.1.2 出水开停时间比对膜性能影响

4.2 膜污染性能及相关性分析

4.2.1 膜过滤性能

4.2.2 膜污染阻力分布

4.2.3 膜污染速率

4.2.5 膜污染性能与混合液特性相关性分析

4.3 本章小结

5 结论与建议

5.1 结论

5.2 建议

致谢

参考文献