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由于具有出水水质好、膜污染趋势小、能耗低等突出优势,正渗透(FO)膜在污水处理与回用等领域已经引起越来越多的关注。尽管FO膜相较于微滤(MF)或超滤(UF)膜具有污染趋势小的特点,但是在长期运行过程中仍不可避免地存在膜污染,且膜污染已经成为阻碍FO膜稳定运行的关键因素之一。有机污染是FO膜污水处理过程中的主要污染形式。此外,钙镁等金属阳离子会与有机污染物发生吸附架桥作用,使污染层变得更加密实,加重了有机污染。针对如何缓解钙离子强化FO膜有机污染的问题,本文提出了从FO膜面污染物中原位移除钙离子减缓膜污染的控制策略,为今后FO膜污染控制提供了新思路。本文通过比较梯度扩散薄膜技术(DGT)与自制的乙二胺四乙酸(EDTA)吸附材料等措施从FO膜面原位提取钙离子及其控制有机污染的效果,从而筛选出更适合控制FO膜有机污染的方法,进一步应用到实际污水处理的FO膜污染物上钙离子的移除,验证从FO膜面污染物中原位移除钙离子减缓膜污染的可行性。主要研究内容和结果如下:(1)考察DGT技术原位移除FO膜污染物中钙离子及其缓解有机污染的可行性。结果表明,借助DGT吸附膜中Chelex官能团的螯合,DGT可以有效地吸附FO污染膜面与海藻酸钠结合的钙离子,且其对钙离子的吸附效率随着原料液中钙离子浓度的增加而增加。然而,由于DGT具有吸附饱和容量,当钙离子浓度增加到35 mM时,DGT的吸附效率反而降低。由于DGT从污染层中提取了钙离子,FO膜水通量明显恢复,同时通过物理清洗可进一步去除FO膜表面的污染物。DGT提取钙离子后,FO膜表面变得疏松多孔,膜污染得到缓解。(2)考察EDTA吸附材料原位移除FO膜污染物中钙离子及其缓解有机污染的可行性。结果表明,EDTA吸附材料可有效地提取FO污染膜面的有机结合态的钙离子,其对钙离子的吸附量和吸附效率与原料液中的钙离子浓度成正比。EDTA吸附材料对钙离子的最大吸附效率为93.5%。由于EDTA吸附材料有效地从污染层中提取钙离子,FO膜水通量显著增强,随后进行物理清洗可以去除大部分膜面剩余污染物。从污染层中去除钙离子后,FO膜表面的海藻酸钠-钙离子的凝胶层网络被破坏,FO污染层结构变得疏松多孔,且膜表面多糖的沉积量也下降,因此减轻了FO膜污染程度。(3)借助EDTA吸附材料原位提取厌氧正渗透膜生物反应器(AnOMBR)中FO膜污染物中钙离子,探究其控制实际污水处理中FO膜污染的可行性。研究表明,EDTA吸附材料可以有效地提取AnOMBR中FO污染膜面的钙离子,吸附效率达到71.54%。经EDTA吸附材料吸附后,膜面钙离子含量从1.30 mg/m~2下降到0.37 mg/m~2,同时FO膜面沉积的多糖含量减少了79%左右。由于多糖-钙离子凝胶网络的破坏和沉积多糖的分离,污染层结构变得松散,FO膜污染得到控制,FO污染膜的水通量提升了62.5%。