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膜生物反应器(MBR)中活性污泥造成的膜污染是限制MBR在污水处理领域广泛应用的主要瓶颈,本研究针对活性污泥中腐植酸(HA)造成的膜污染问题,采用不同清洗剂对HA污染的膜进行了清洗,并探讨了操作条件对微滤膜通量恢复率的影响。活性污泥中的有机物被微生物利用或微生物代谢后,会失去活性,排出系统外,成为剩余污泥,其最终处置是污水处理行业面临的另一个热点问题。针对剩余污泥的处置问题,用剩余污泥和玉米秸秆来制备活性炭,且用HNO3改性污泥活性炭以提高其吸附性能。 首先,采用平均孔径为0.1μm的聚偏二氟乙烯(PVDF)微滤膜对HA模拟溶液进行了过滤,通过比较不同操作条件(HA浓度、钙离子浓度、操作压力、pH和转速)下的污染情况,确定了后续清洗试验所用的污染条件。通过分析膜与污染物的表面能、对比HA的粒径与膜孔径大小、比较污染前后SEM图像,发现污染的主要机理是滤饼过滤。 其次,采用氯化钠(NaCl)、乙二胺四乙酸(EDTA)和十二苯烷基磺酸钠(SDS)等对污染膜进行了清洗并研究了操作清洗条件(清洗液的浓度、搅拌速度、pH及温度)对通量恢复率的影响,并详细研究了不同条件下NaCl的清洗效果随时间的变化,确定了最优的清洗条件。实验结果表明:清洗液浓度和温度的提高、搅拌速度的加快均可改善清洗效果。探究了NaCl清洗HA污染的PVDF微滤膜的机理,并根据清洗实验数据建立了清洗动力学模型来预测清洗过程中膜阻力随清洗时间的变化。实验结果表明:污染物质(HA-Ca2+结合体)与清洗剂NaCl接触后,溶液中Na+和HA-Ca2+结合体中Ca2+发生离子交换是导致HA-Ca2+解体的主要原因。建立的动力学模型M1+1,REG能较好地与实验数据拟合(R2可达到0.9847)。验证试验证明了此模型的普遍适用性。 最后,用剩余污泥和玉米秸秆来制备活性炭,并将纯污泥制备的活性炭用5%HNO3来改性。分别考察了玉米秸秆的添加量对污泥活性炭的比表面积和产率的影响;吸附时间、pH、活性炭投加量对铬离子的吸附容量与去除率的影响。实验结果表明:活性炭的比表面积随玉米秸秆添加量的增加而增大,产率随玉米秸秆添加量的增加减小,最佳添加量为25%,此时制得的污泥活性炭的产率为36.0%,比表面积为769.0m2/g;随着吸附时间、活性炭投加量的增加,吸附容量与去除率都随之增加,吸附pH为2时,吸附效果最明显,达到平衡的吸附时间为4h。