在重力驱动的膜系统中通过先前涂上基于的片来提高性能:机制和节能分析

科学领域:

• 水处理技术水处理技术.
• 膜科学是一种科学.
• 环境工程环境工程

背景情况:

• 引力驱动膜 (GDM) 系统提供节能净化水,但随着时间的推移而遭受低膜流.
• 需要有效的策略来提高GDM系统的性能,特别是流体和有机物质的去除.
• 了解生物蛋糕层的结构,组成和微生物相互作用对于优化GDM操作至关重要.

研究的目的:

• 为了研究液压压力和基 (ABF) 预涂层对GDM系统流量和有机物去除的影响.
• 探索在不同水静压和ABF预涂层条件下生物蛋糕层的调节机制.
• 确定提高GDM系统效率,节能和可持续性的策略.

主要方法:

• 实验研究GDM系统在不同的水静压下 (60, 100, 200 mbar) 有或没有ABF预涂层.
• 膜流量的分析,有机物去除效率和生物蛋糕层特征 (形态,组成,微生物群落).
• 代谢分析以了解受水静压和ABF预涂层影响的生化途径.

主要成果:

• 在60 mbar的GDM-ABF系统实现了可比于100 mbar的稳定流量,具有优异的有机物质去除和更多孔的生物蛋糕层.
• 60 mbar的GDM-ABF系统与100 mbar系统相比节省了38.51%的能源.
• 增加的水静压导致了更密集的生物污染和更高的细胞外聚合物物质 (EPS) 度,而ABF预涂料减少了EPS并松动了生物污染层.
• 水静压力和ABF预涂层调节了微生物群落和关键代谢物,影响了EPS形成和膜污染.
• 在低液压压 (60 mbar) 时进行ABF预涂层,其性能与高压性能相当,并带来了更好的环境和低碳效益.

结论:

• 在低水静压下用ABF预涂涂GDM系统是一种可行的策略,可以实现高流量和有效的水净化.
• 这种方法提供了显著的节能和环境效益,使其成为水处理的可持续选择.
• 该研究为优化GDM技术的理论和技术基础提供了有效的膜水处理应用.