MBR膜污染層胞外多糖性質(zhì)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(guān)理論，加深對(duì)膜生物污染層的構(gòu)造及成因的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，本文研究考察了膜生物反應(yīng)器中膜污染層胞外多糖的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)、胞外多糖的膜過(guò)濾特征，膜生物反應(yīng)器中膜污染及膜通量恢復(fù)研究。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下： 探討了膜生物反應(yīng)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(zhì)。通過(guò)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(zhì)等雜質(zhì)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(duì)其性質(zhì)進(jìn)行分析。結(jié)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(jié)構(gòu)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(fù)雜分枝的化學(xué)結(jié)構(gòu)，多糖分子間通過(guò)氫鍵相互作用纏繞成股，交錯(cuò)成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 終端過(guò)濾實(shí)驗(yàn)考察胞外多糖對(duì)聚偏氟乙烯膜的污染特征。膜相對(duì)通量隨過(guò)濾時(shí)間呈指數(shù)衰減趨勢(shì)，多糖濃度增加，膜過(guò)濾阻力上升，胞外多糖溶液為中性(pH7)時(shí)膜污染程度相對(duì)較低。操作壓力越大，相對(duì)通量衰減越快，高的操作壓力導(dǎo)致沉積阻力增大，壓力增加會(huì)加劇膜污染。最初很短時(shí)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(shí)驗(yàn)表明，膜孔阻塞所引起的污染阻力(Rf)遠(yuǎn)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(fù)情況。運(yùn)行過(guò)程污泥濃度上升至13g/L，胞外聚合物在反應(yīng)器和膜表面均積累，引起混合液粘度和膜過(guò)濾阻力的增加，混合液中胞外聚合物濃度達(dá)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(guān)性(r=0.9903)