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《正滲透膜生物反應件膜污染行為分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、正滲透膜生物反應件膜污染行為分析1緒論1.1正滲透膜分離過程的研究現(xiàn)狀圖1.1是正滲透（FO)、壓力延緩滲透（PRO)和反滲透（R0)膜分離過程中水流動方向示意圖。半透膜左側(cè)是純水或廢水，被稱為原料液，右側(cè)是濃鹽水。對于正滲透，外加壓力Ap接近于0，水會由于滲透壓Ml的作用自發(fā)從原料液一側(cè)擴散到濃鹽水一側(cè)。對于壓力延緩滲透，在濃鹽水一側(cè)施加正壓力Ap，但是An>Ap，水仍會從原料液一側(cè)擴散到濃鹽水一側(cè)。對于反滲透，在濃鹽水一側(cè)施加壓力Ap，并且An<Ap，這樣水就會從膜濃鹽水一側(cè)擴散到膜原料液一
2、側(cè)。由此可見正滲透膜分離過程是一種不需外加壓力做驅(qū)動力，而僅依靠滲透壓驅(qū)動的膜分離過程[51。它具有低能耗、低污染和出水水質(zhì)好等優(yōu)點。在正滲透膜分離過程中，提供正滲透壓驅(qū)動力一側(cè)的溶液被稱為汲取液。1.1.2汲取液在正滲透膜分離過程中，膜滲透液側(cè)的汲取液是正滲透膜分離過程的驅(qū)動力。在選取汲取液時，最基本的一點是其滲透壓應該比原料液的滲透伍高很多，這樣才能提供正滲透壓差作為分離過程的驅(qū)動力。圖1.2是OLIStreamAnalyzer2.0(OLISystemsInc.,MorrisPlains,NJ)[7H
3、十算的幾種溶液的滲透壓對摩爾濃度的曲線。在選取汲取液時，可以此作為參考。在以前的研究中，海水、死海的海水和鹽湖水[8等，在一些正滲透和壓力延緩滲透的研究中被用來作為汲取液進行測試。由于在正滲透膜分離過程運行時，汲取液會不斷地被稀釋，所以選取汲取液時，還要考慮是否有合適的方法對汲取液進行濃縮循環(huán)。氯化鈉溶液通常被用作汲取液，因為它分子量小、具有高溶解度，這樣單位質(zhì)量氯化鈉的溶液能夠產(chǎn)生較高的滲透壓，并且它能夠用反滲透（R0)這種相對簡單的方法進行濃縮循環(huán)。選取汲取液時，在某些應用過程中還需要考慮的一點是，汲取
4、液溶質(zhì)通過膜泄露到原料液一側(cè)的反向運輸。在某些正滲透應用中，需要正滲透膜對汲取液溶質(zhì)有較高的阻隔率，這樣的話選取一些多價離子溶液作為汲取液就比較合適，因為多價離子一般體積較大，相對于單價小離子而言阻隔率更高些。此外，國外很多科學家對其他多種化學物質(zhì)作為汲取液用于正滲透膜分離過程做了測試，尤其是在海水脫鹽的應用中。Stadie[113將濃縮的果糖溶液用于正滲透脫鹽過程中，同時能夠生產(chǎn)營養(yǎng)飲膜結(jié)構(gòu)和沒有多孔支撐層的特點[5]，這樣會減小內(nèi)部濃差極化現(xiàn)象，濃差極化現(xiàn)象將會在1.1.5部分介紹。2實驗裝置與實驗方法
5、2.1實驗裝置本論文實驗中用的正滲透膜是由HydrationTechnologies,Inc.(HTI,Albany,OR)提供的。很多課題研究組已將這種膜用于正滲透膜分離過程的不同應用中進行測試研究[15'84'851。這種膜的結(jié)構(gòu)是不對稱的，它由醋酸纖維材料做成，以聚酯篩網(wǎng)作為支撐層。山1'它的支撐層很薄，所以其厚度不到50pm。這種膜只允許水分子透過，某些條件下會有少量很小的分子或離子透過，另外，它的水透過性和鹽溶質(zhì)阻隔率在不同的實驗室條件下會有輕微的變化[861。HTI膜的活
6、性層和支撐層的接觸角分別是76°和87°。根據(jù)原子力顯微鏡（AFM)觀察得到的數(shù)據(jù)，HTI膜的平均粗糙度是36mn，這比典型的TFC反滲透膜要光滑很多[78，871。更多有關(guān)于HTI膜結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的詳細描述可以從相關(guān)研究中找到。2.1.2原料液和汲取液本論文第3部分活性污泥性質(zhì)對膜通量影響的實驗，用20種活性污泥來研究污泥忭質(zhì)對OMBR運行過程中通量的影響。接種污泥取自不同處理工藝的污水處理廠。例如1;'二批式生物反應器（SBR)、循環(huán)活性污泥技術(shù)（CAST)、曝氣生物濾池（BAF)和
7、厭氧-好氧（A/0)工藝。把這些從不同污水處理廠取來的活性污泥在不同條件下培養(yǎng)大概一周左右，使它們擁有不同的性質(zhì)。所有活性污泥的pH控制在7-8左右。本論文第4部分對濾餅層性質(zhì)研究實驗，活性污泥取自大連凌水河污水處理廠。兩部分實驗中用到的汲取液是分析純氯化鈉溶解在去離子水制成的。汲取液的濃度是4M。實驗運行過程中生物反應器的進水組成成分列在表2.1中。2.1.3正滲透膜生物反應器的組成結(jié)構(gòu)本論文實驗中用到的OMBR結(jié)構(gòu)簡圖如圖2.1所示。生物反應器有效體積是2L，其水位通過平衡水箱控制。錯流式膜組件外置于生
8、物反應器。膜組件在膜兩側(cè)有相同的通道結(jié)構(gòu)，通道的尺寸是高205mm，長21.5mm，寬3.0mm。裝汲取液的容器放在電子秤上，電子種與電腦相連，這樣電腦能夠記錄汲取液重量變化，以便計算通量變化。蠕動泵用來使原料液和汲取液在膜兩側(cè)錯流循環(huán)。3活性污泥性質(zhì)對正滲透膜生物反應...........32-423.1引言...........323.2實驗過程...........32-333.3統(tǒng)計方法.........
