《膜蒸餾生物反應器中膜的生物污染形成機理與控制研究》是依託山西大學，由李劍鋒擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：膜蒸餾生物反應器中膜的生物污染形成機理與控制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李劍鋒
- 依託單位：山西大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
膜蒸餾生物反應器是一種可以實現對污水進行處理並回用的新型膜生物反應器，然而膜的生物污染問題已成為制約膜蒸餾生物反應器技術廣泛套用的重要因素，問題的關鍵在於研究生物污染的形成機理及其控制策略。因此，本項目擬針對嗜熱好氧微生物及其代謝產物與膜相互作用形成生物污染這一科學問題，結合共聚焦雷射顯微鏡（CLSM）、發射式電子顯微鏡（EEM）等表征手段，通過研究生物污染層的組成及結構特點、嗜熱好氧活性污泥的性質以及膜蒸餾生物反應器的操作條件，著重考察微生物及其代謝產物在膜蒸餾溫差驅動特定條件下對膜通量的影響，從污染物分布狀態和吸附優先性的角度分析膜生物污染形成的機理，深化巨觀研究的微觀理論基礎。研究工作可望在膜生物污染方面建立新的研究方法，獲取通過改變嗜熱好氧活性污泥性質降低膜生物污染的原理，有助於實現污水處理與資源循環利用的附加效益，為污水的資源化利用提供新路。
結題摘要
膜蒸餾生物反應器可以在實現微生物去除污染物的同時獲得蒸餾水，是一種很有潛力的污水深度處理技術。然而膜的生物污染嚴重，已經成為制約膜蒸餾生物反應器技術廣泛套用的重要瓶頸。本項目在實驗室建立了膜蒸餾生物反應器實驗及蒸餾膜改性分析測試平台，重點開展了膜蒸餾生物反應器中膜生物污染層組成及結構特點、微生物及其代謝產物對膜污染的影響以及預處理/膜改性方法減緩膜污染等三個方面的研究。研究發現，膜污染層主要由蛋白質、多糖和腐殖酸類等有機物為主，這些污染物與活性污泥上清液高度同源。膜污染層中微生物種類比反應器活性污泥多，微生物種群結構變化會影響活性污泥絮體結構和代謝產物濃度，從而改變膜表面生物污染傾向。聚合氯化鋁/大孔樹脂吸附可以有效降低蛋白質、腐植酸和富里酸濃度，並抑制無機碳酸鈣沉澱的形成，因此可以作為有效預處理手段。此外課題組通過納米SiO2表面塗覆與氟矽烷表面修飾的方法，成功製備出具有良好抗生物污染性能的複合膜，並採用回響面法對合成條件進行了最佳化。本項目的成果闡明了膜蒸餾生物反應器中膜生物污染的特點和形成機制，有針對性的提出了預處理及表面抗污染調控方法，對於進一步推廣膜蒸餾生物反應器具有重要意義。
