正常污泥和膨胀污泥中EPS膜污染特性及其与膜表面作用能分析

第33卷第5期2013年5月环　境　科　学　学　报　ActaScientiaeCircumstantiaeVol.33,No.5May,2013基金项目:城市水资源水环境国家重点实验室项目(No.2011DX01);国家创新研究群体基金(No.50821002);国家自然科学基金(No.50978071)SupportedbytheProgramofStateKeyLaboratoryofUrbanWaterResourceandEnvironment,HarbinInstituteofTechnology(No.2011DX01),theFundsforCreativeResearchGroupsofChina(No.50821002)andtheNationalNaturalScienceFoundationofChina(No.50978071)作者简介:田禹(1968—),女,教授,E-mail:hittianyu@163.com;∗通讯作者(责任作者)Biography:TIANYu(1968—),female,professor,E-mail:hittianyu@163.com;∗Correspondingauthor田禹,李志能,陈琳.2013.正常污泥和膨胀污泥中EPS膜污染特性及其与膜表面作用能分析[J].环境科学学报,33(5):1224-1230TianY,LiZN,ChenL.2013.FoulingpropertyandinteractionenergywithEPSmembraneinnormalsludgeandbulkingsludge[J].ActaScientiaeCircumstantiae,33(5):1224-1230正常污泥和膨胀污泥中EPS膜污染特性及其与膜表面作用能分析田禹1,∗,李志能1,陈琳21.哈尔滨工业大学市政环境工程学院,哈尔滨1500902.河海大学环境学院,南京210098收稿日期:2012-07-23　　　修回日期:2012-09-22　　　录用日期:2012-09-23摘要:胞外聚合物(Extracellularpolymericsubstance,EPS)是导致膜污染的重要物质,且不同形态污泥的EPS具有不同的性质,研究正常污泥和膨胀污泥的EPS膜污染特性具有重要意义.因此,实验考察了正常污泥和膨胀污泥的膜污染速率.结果表明,膨胀污泥膜污染速率远高于正常污泥,膨胀污泥EPS(Bulkingsludge-EPS,BS-EPS)浓度((172.9±10.4)mg·g-1)明显高于正常污泥EPS(Normalsludge-EPS,NS-EPS)浓度((95.9±6.6)mg·g-1),且膨胀污泥的蛋白质/多糖(Protein/Carbohydrate,P/C)值(2.26)高于正常污泥的P/C值(1.97).此外,通过序批式吸附实验研究了正常污泥和膨胀污泥的EPS膜污染差异,并基于Derjaguine-Landaue-Verweye-Overbeek(XDLVO)理论计算了EPS与PVDF膜表面之间的作用能.结果表明,EPS-膜系统的总界面能为负值,即EPS-膜系统之间会发生自吸附行为,而膜与BS-EPS的总界面能(-63.943mJ·m2)较膜与NS-EPS(-56.366mJ·m2)具有较高的能量,因此,BS-EPS与膜的吸附力较强;NS-EPS和BS-EPS主要能量壁垒分别为8.89kT和7.51kT,表明NS-EPS与膜之间的排斥力更强,因而BS-EPS更容易造成膜污染.关键