二级出水亚微米有机颗粒生成机制及其膜污染过程研究

Ultrafiltration plays an important role in wastewater reclamation and reuse. The present application focuses on the key foulant in secondary effluent – submicro size biopolymers (SMO), to understand their fate, formation mechanisms and corresponding membrane fouling processes. In the proposal, we plan to do lab work, onsite investigation and theoretical studies, to explore the distribution of SMO in the influent and wastewater treatment units. Based on these results, it is expected to understand the impact of wastewater treatment plant operation on the property and quantity of SMO. Through analyzing the structure of microbiological population, the nature of sludge and their effect on extracellular polymeric substances, the release mechanism of SMO is expect to be more comprehensively understood. The last section of the present work studies the character of SMO and the formation of adsorptive fouling onto PVDF membrane, and the synergistic effect of SMO and sludge flocs in long term membrane fouling. The outputs from this work can be used in supporting the management of SMO in secondary effluent, with respect to their content and property; and deeper understanding membrane fouling in UF and corresponding control strategies.

超滤技术是污水厂二级出水深度处理回用的核心工艺之一。当前，针对超滤膜污染的指标型污染物—亚微米有机颗粒（SMO）在污水厂出水中的变化规律、生成机制及相应的膜污染过程有待深入研究。项目以SMO为研究对象，开展实验室实验和理论研究，并结合实地监测，揭示二级出水中SMO的来源分布，探究污水处理工艺与运行状态对SMO浓度和性质的影响规律，通过分析不同条件下的微生物状况、污泥特征及它们对胞外聚合物的影响，深入理解SMO的生成与释放机制；利用不同条件下生成的特性各异的SMO，研究其在超滤膜表面的吸附特征，解析其与其它污染物如污泥絮体等在膜污染中的协同作用，从而系统揭示二级出水SMO的膜污染机理及过程。本研究的结果可为调控二级出水SMO提供理论依据与技术支持，也为理解相应条件下的膜污染形成与控制提供科学依据。

项目以废水生物处理过程中微生物代谢产物（如胞外聚合物EPS）为研究对象，开展了以下主要研究工作：（1）探索了生物处理过程中微生物代谢产物的变化规律；（2）探究了温度、盐度、重金属等冲击作用对污泥特征、微生物活性、功能基因表达等因素的影响特征，阐明了溶解性微生物产物发生变化的机理，揭示了功能基因的调控作用在微生物应激代谢过程中的重要作用；（3）探明了多糖、蛋白质、腐殖酸等有机物的膜污染差异、规律以及机理，分析了阳离子、pH、时间等因素对有机物的膜污染特征的影响及其原因；（4）同时，探究了去除微生物代谢产物的新方法，为优化二级出水处理工艺提供理论参考和指导意见。