正渗透MBR中膜污染因子识别及超声波控制研究

膜生物反应器（MBR）是一种高效的污水处理和回用技术，但膜污染问题成为制约该项技术推广应用的主要瓶颈。本项目从膜过程和膜面污泥层控制的角度出发，提出结合正渗透（FO）膜过程和超声波技术控制膜污染的新思路。我们对膜污染机制进行了系统的分析研究，提出了两种新的膜污染机制和理论：膜面污泥层过滤的渗透压效应，和曲面条件下膜污染的界面热力学机制。以这些理论为基础，对主要膜污染影响因子进行识别，分析和理清了主要因子影响膜污染的作用方式和途径。同时给出了相关膜污染机制的数学模型，为膜污染控制提供了理论指导。本项目还研究了超声波对膜、污泥和反应器性能的影响，优化了操作条件。项目执行期间，共发表学术论文37篇，其中34篇SCI论文，SCI 影响因子总和为141，发表SCI长篇综述论文3篇，被认为是MBR领域的经典著作。 2100433B

水资源短缺和水环境污染是世界各国面临的重大难题，对污水处理并回用是缓解该问题的有效途径。膜生物反应器（MBR）是一种高效的污水处理和回用技术，但膜污染问题成为制约该项技术推广应用的主要瓶颈。本项目从膜过程和膜面污泥层控制的角度出发，提出结合正渗透（FO）膜过程和超声波技术控制膜污染的新思路，发展复合式FOMBR。通过对FOMBR中污泥混合液体系和膜面污泥层的物理、化学、生物及空间分布特征的表征，分析研究这些特征与膜污染的关系，识别出复合式FOMBR系统的主要膜污染因子及特征。同时考察超声波对主要膜污染因子的影响。在这些研究的基础上，通过数学建模的方法建立基于人工神经网络的膜污染控制和预测模型。本项目的研究不仅是构建高效膜污染控制方法的一条崭新途径，也是对高效污水处理和回用技术的进一步发展,具有重要的科学意义。

膜污染问题限制了膜生物反应器的更广泛利用，本研究的重点在于从膜面凝胶层微观结构的角度剖析膜污染机理，为膜污染的有效控制打下理论基础。采用的方式为将分形理论与膜污染控制相结合。借助扫描电镜-自动图象分析仪对一体式膜生物反应器中膜丝表面凝胶层微观结构进行观测与剖析，确定可以表征凝胶层渗透性能的分形维数。通过膜生物反应器操作参数调整和活性污泥混合液性质改变对分形维数的影响，确定膜污染因子，并建立膜污染因 2100433B

膜污染问题限制了膜生物反应器的更广泛利用。本研究的重点在于从膜污染因子变化影响膜面滤饼层微观结构和渗透性能的角度剖析膜污染机理，建立数学模型，对不同工况下的膜污染程度做出预测。采用的方式为将分形理论与膜污染控制研究相结合。以分形理论和自动图像分析技术为依托，得到膜面滤饼层微观结构和渗透性能的定量化表征；对膜生物反应器中膜污染因子间相关性及其对滤饼层微观结构和渗透性能的影响进行系统研究，解析膜污染形 2100433B