MBR膜污染層胞外多糖性質分析、污染特征及膜污染防治研究.pdf

1、為完善膜生物污染的有關理論，加深對膜生物污染層的構造及成因的進一步認識，本文研究考察了膜生物反應器中膜污染層胞外多糖的性質與結構、胞外多糖的膜過濾特征，膜生物反應器中膜污染及膜通量恢復研究。主要研究內(nèi)容及結果如下： 探討了膜生物反應器(membranebioreactor,MBR)膜污染層胞外多糖的分離提取及純化方法。采用80℃水浴法提取，胞外多糖含量為86.0％，粗多糖經(jīng)酶解+Sevag法去除蛋白質。通過DEAE-纖維-52離

2、子交換層析純化、透析、冷凍干燥得到白色蓬松狀胞外多糖樣品。紫外光譜掃描鑒定該胞外多糖樣品中核酸及蛋白質等雜質已基本去除，胞外多糖含量為97％。 采用HPLC、GC、FT-IR及SEM等手段對其性質進行分析。結果表明，所得胞外多糖的平均分子量Mn為2.6×106，紅外光譜分析其具有典型的多糖特征吸收峰。糖苷鍵類型主要為1-3和1-6型，該胞外多糖是一種由葡萄糖、鼠李糖、木糖、甘露糖等組成、具有高度分枝狀結構的雜多糖。SEM及AFM

3、觀察顯示胞外多糖主鏈呈纖維狀，具有復雜分枝的化學結構，多糖分子間通過氫鍵相互作用纏繞成股，交錯成網(wǎng)絡結構。 終端過濾實驗考察胞外多糖對聚偏氟乙烯膜的污染特征。膜相對通量隨過濾時間呈指數(shù)衰減趨勢，多糖濃度增加，膜過濾阻力上升，胞外多糖溶液為中性(pH7)時膜污染程度相對較低。操作壓力越大，相對通量衰減越快，高的操作壓力導致沉積阻力增大，壓力增加會加劇膜污染。最初很短時間內(nèi)膜污染受膜孔堵塞模型控制，之后受沉積層阻力模型控制，后一階段

4、是膜污染的主要控制階段。膜阻力分布實驗表明，膜孔阻塞所引起的污染阻力(Rf)遠小于沉積阻力(Rc)，沉積層阻力占總阻力的90％，膜的主要污染形式為胞外多糖在膜表面的沉積。 研究了MBR中的膜污染及通量恢復情況。運行過程污泥濃度上升至13g/L，胞外聚合物在反應器和膜表面均積累，引起混合液粘度和膜過濾阻力的增加，混合液中胞外聚合物濃度達90mg/gMLSS。研究發(fā)現(xiàn)混合液粘度和胞外聚合物含量之間存在很好的相關性(r=0.9903)