聚乙烯醇微球预涂动态膜的制备、表征及其SMBR的应用研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yp445163091
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膜生物反应器(Membrane Bioreactor,MBR)因出水水质可靠、操作方式简便等特点引起了水处理界的广泛重视,但膜组件价格昂贵以及膜污染问题阻碍了MBR的推广应用。为解决以上问题,近年来预涂动态膜技术作为一种新型廉价的膜分离技术,越来越受到国内外学者的关注,尤其研究开发具有抗污染特性的预涂动态膜值得期待。本试验在本课题组研究制备出的具有抗污染特性的新型预涂剂——聚乙烯醇微球(PVA-MS)的基础上,利用循环预涂工艺,在廉价的工业滤布基膜上形成各种具有不同PVA-MS预涂量的动态膜,且对其形态结构、清水过滤阻力、动态接触角、膜面电位、抗污染特性等物理化学性质进行了系统表征,结果表明:(1)利用循环预涂工艺,制备出了不同PVA-MS预涂量的预涂动态膜(PVA-MS/PCDMs),其清水过滤阻力介于0.64×1010~3.84×1010m-1,渗透性良好;当PVA-MS预涂量≥23.9g·m-2时,可达到微滤分离水平。(2)PVA-MS/PCDMs的亲水性随预涂量的增加而增强,动态接触角由基膜的118.25°降低到预涂量为61.9g·m-2时的61.52°;预涂量为15.7g·m-2时的膜面相对Zeta电位值,在20℃,pH为8±0.2,0.01mol·L-1KCl溶液的测试条件下测定可达-36.4mV。(3)PVA-MS预涂量为23.9~61.9g·m-2时的PVA-MS/PCDMs,增强了对胞外聚合物(EPS)的静电排斥作用,延长了膜污染周期,提高了抗污染能力。根据优化表征结果,利用平板PVA-MS/PCDMs膜组件构建SMBR,进行处理模拟生活污水的应用研究,考察了过滤周期、浊度截留特性、清洗后阻力恢复、污染物去除效果、污泥特性、膜污染成因及抗污染机理等相关情况,结果表明:(1)PVA-MS预涂量为61.9g·m-2的预涂动态膜具有更好的抗污染性能,在10.5L·(m2·h)-1恒通量条件下运行55天后跨膜压力达到45kPa。并且对模拟生活污水的处理效果良好,其平均出水COD为22.0mg·L-1,NH4+-N为0.38mg·L-1,浊度≤2.34NTU。(2)PVA-MS/PCDMs的膜污染是伴随着污泥体积指数(SVI)的越升而加速发生的,同时也受到污泥混合液的粘度、浓度和EPS含量等因素的影响,尤其当滤饼层发生压密后,EPS对膜污染的贡献最大。(3)PVA-MS/PCDMs清洗后,其表面和内部覆盖的PVA-MS层会遭到一定破坏,但其阻力恢复良好。同时,对膜污染过程的考察也显示,PVA-MS预涂层对膜孔内部的改性与对膜表面的改性同样重要,膜表面的改性对初期膜污染的发生影响更大。
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