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国际图书分类号: 密级:公开
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(宋体小 4 号字) (宋体小 4 号字)
工学博士学位论文
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(宋体小 2 号字)
浸没式超滤膜处理含藻水及
膜污染控制研究
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(黑体 2 号字)
博士研究生: 张艳
冒号左侧导师: 李圭白教授,院士
用黑体 4
号字,冒号申请学位: 工学博士
右侧用宋
体 4 号字, 学科: 市政工程
单倍行距
。所在单位: 市政环境工程学院
答辩日期: 2011 年 6 月
授予学位单位: 哈尔滨工业大学
Classified Index: (Times New Roman 小 4 字)
: (Times New Roman 小 4 字)
Dissertation for the Doctoral Degree in Engineering
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(Times New Roman 小 2 号字)
STUDY ON THE PERFORMANCE OF IMMERSED
ULTRAFILTRATION FOR ALGAL-RICH WATER
TREATMENT AND CONTROL OF
MEMBRANE FOULING
(Times New Roman 2 号字加粗,题目太长时可用小 2 号字)
Candidate: Zhang Yan
Supervisor: Prof. Li Guibai, Academician of
CAE
Academic Degree Applied for: Doctor of Engineering
Speciality: Municipal Engineering
Affiliation: School of Municipal and
Environmental Engineering
Date of Defence: June, 2011
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
摘要
摘要
由于工业的迅速发展,饮用水水源污染日益严重,尤其是富营养化现象频
繁发生,使得目前水厂普遍采用的常规饮用水处理工艺面临严峻的挑战。如何
有效的去除富营养化水体中的藻细胞及其分泌物已成为保障供水安全的关键性
问题之一。
采用超滤膜技术去除藻细胞及其分泌物是富营养化水体处理技术研究的新
方向。深刻理解藻细胞及其胞外分泌物生长代谢的基本规律和特征是寻找实用
性水处理技术和正确应用超滤膜技术的基础。论文以实验室培养的铜绿微囊藻
(Microcystis aeruginosa,M. aeruginosa)作为研究对象,从以下 5 个方面论
证超滤膜处理含藻水的可行性:1. 通过定性和定量分析揭示了铜绿微囊藻细
胞及其分泌物随时间变化的基本规律和特点;2. 对比研究了超滤(UF)和粉
末炭超滤(PAC/UF )生物反应器对含藻水的处理效果和跨膜压差(Trans-
membrane Pressure,TMP)变化及其机理;3. 探讨了膜反应器的主要运行参
数以及原水水质对聚氯乙烯(Polyvinylchloride,PVC)超滤膜处理含藻水的
影响;4. 通过中试试验研究了浸没式超滤膜处理受污染水源水的效果;5. 研
究了不同清洗剂对受污染膜的清洗效能与机理。
通过对实验室培养的铜绿微囊藻及其胞外分泌物进行研究证实,铜绿微囊
藻细胞浓度随生长时间的增加逐渐增大,在稳定期达到最高值后又逐渐降低。
在生长对数期和稳定期时,铜绿微囊藻细胞的等电点在 pH4~5 之间,随着 pH
值的增大电负性不断加强。研究还发现,在不同生长阶段胞外分泌物的主要成
分均为亲水性的大分子物质(大于 30kDa)。在对分泌物的重要组成物质(碳
水化合物、蛋白质和藻毒素)进行分析后发现,其浓度均随藻细胞的生长繁殖
逐渐增加。随着时间的变化,碳水化合物与溶解性有机碳(anic
Carbon,DOC)比值逐渐降低,而蛋白质与 DOC 的比值以及蛋白质与碳水化
合物的比值均呈增加的趋势。
通过对比 UF 和 PAC/UF 生物反应器处理含藻水的效果发现,UF 能够去
除全部的藻细胞,但对胞外有机物的去除效果不明显,从而造成严重膜污染;
相比 UF 工艺,PAC/UF 生物反应器可明显减缓 TMP 的上升速率,同时提高
DOC 、 U