正滲透MBR中膜污染因子識別及超聲波控制研究

膜生物反應(yīng)器（MBR）是一種高效的污水處理和回用技術(shù)，但膜污染問題成為制約該項技術(shù)推廣應(yīng)用的主要瓶頸。本項目從膜過程和膜面污泥層控制的角度出發(fā)，提出結(jié)合正滲透（FO）膜過程和超聲波技術(shù)控制膜污染的新思路。我們對膜污染機(jī)制進(jìn)行了系統(tǒng)的分析研究，提出了兩種新的膜污染機(jī)制和理論：膜面污泥層過濾的滲透壓效應(yīng)，和曲面條件下膜污染的界面熱力學(xué)機(jī)制。以這些理論為基礎(chǔ)，對主要膜污染影響因子進(jìn)行識別，分析和理清了主要因子影響膜污染的作用方式和途徑。同時給出了相關(guān)膜污染機(jī)制的數(shù)學(xué)模型，為膜污染控制提供了理論指導(dǎo)。本項目還研究了超聲波對膜、污泥和反應(yīng)器性能的影響，優(yōu)化了操作條件。項目執(zhí)行期間，共發(fā)表學(xué)術(shù)論文37篇，其中34篇SCI論文，SCI 影響因子總和為141，發(fā)表SCI長篇綜述論文3篇，被認(rèn)為是MBR領(lǐng)域的經(jīng)典著作。 2100433B

水資源短缺和水環(huán)境污染是世界各國面臨的重大難題，對污水處理并回用是緩解該問題的有效途徑。膜生物反應(yīng)器（MBR）是一種高效的污水處理和回用技術(shù)，但膜污染問題成為制約該項技術(shù)推廣應(yīng)用的主要瓶頸。本項目從膜過程和膜面污泥層控制的角度出發(fā)，提出結(jié)合正滲透（FO）膜過程和超聲波技術(shù)控制膜污染的新思路，發(fā)展復(fù)合式FOMBR。通過對FOMBR中污泥混合液體系和膜面污泥層的物理、化學(xué)、生物及空間分布特征的表征，分析研究這些特征與膜污染的關(guān)系，識別出復(fù)合式FOMBR系統(tǒng)的主要膜污染因子及特征。同時考察超聲波對主要膜污染因子的影響。在這些研究的基礎(chǔ)上，通過數(shù)學(xué)建模的方法建立基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的膜污染控制和預(yù)測模型。本項目的研究不僅是構(gòu)建高效膜污染控制方法的一條嶄新途徑，也是對高效污水處理和回用技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,具有重要的科學(xué)意義。

膜污染問題限制了膜生物反應(yīng)器的更廣泛利用，本研究的重點在于從膜面凝膠層微觀結(jié)構(gòu)的角度剖析膜污染機(jī)理，為膜污染的有效控制打下理論基礎(chǔ)。采用的方式為將分形理論與膜污染控制相結(jié)合。借助掃描電鏡-自動圖象分析儀對一體式膜生物反應(yīng)器中膜絲表面凝膠層微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀測與剖析，確定可以表征凝膠層滲透性能的分形維數(shù)。通過膜生物反應(yīng)器操作參數(shù)調(diào)整和活性污泥混合液性質(zhì)改變對分形維數(shù)的影響，確定膜污染因子，并建立膜污染因 2100433B

膜污染問題限制了膜生物反應(yīng)器的更廣泛利用。本研究的重點在于從膜污染因子變化影響膜面濾餅層微觀結(jié)構(gòu)和滲透性能的角度剖析膜污染機(jī)理，建立數(shù)學(xué)模型，對不同工況下的膜污染程度做出預(yù)測。采用的方式為將分形理論與膜污染控制研究相結(jié)合。以分形理論和自動圖像分析技術(shù)為依托，得到膜面濾餅層微觀結(jié)構(gòu)和滲透性能的定量化表征；對膜生物反應(yīng)器中膜污染因子間相關(guān)性及其對濾餅層微觀結(jié)構(gòu)和滲透性能的影響進(jìn)行系統(tǒng)研究，解析膜污染形 2100433B