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膜技术因操作简单、分离高效、耗能少和节省占地面积等优点,在许多工业领域得到应用。但是,膜污染限制了膜技术的进一步应用。水力清洗是减轻不可避免的膜污染的简单而有效的方法。本论文针对膜生物反应器(MBR)中的主要污染物之一的多糖的模拟物(海藻酸钠)进行了微滤膜过滤操作,确定了污染条件,并进行了水力清洗。基于溶胀和溶解机理,建立了相应的一级水力清洗动力学模型,并研究了不同清洗条件(温度和搅拌转速)对模型参数的影响。此外,还用不同膜和不同污染物体系对所建立的模型进行了验证。取得了以下研究成果: (1)用聚丙烯腈微滤膜过滤海藻酸钠溶液时,海藻酸钠浓度对滤液累计体积的贡献率最大(64.59%),搅拌转速的贡献率次之(34.08%),跨膜压差的贡献率最小(1.33%)。根据最终的结果,选定污染膜的条件(海藻酸钠浓度为100mg·L-1,搅拌转速是200rpm,跨膜压差为0.05MPa)。 (2)对被海藻酸钠污染的聚丙烯腈膜进行水力清洗,膜的纯水通量恢复率高达98%,证明海藻酸钠污染的可逆度较高。并且水洗后膜的水通量恢复率随清洗时间的增加先增大后稍微下降;膜的水通量恢复率随清洗水温的升高而增大;膜的水通量恢复率随搅拌转速的增大而增大。清洗水温对膜的水通量恢复率的贡献率最大(65.88%),搅拌转速的贡献率较小(34.12%)。 (3)基于膜上及膜孔内污染物的溶胀和溶解机理,建立了相应的水力清洗模型,所建立的模型能准确地描述水力清洗过程中随水洗时间化的污染阻力(R2>0.9)。此外,还将模型参数的算术平均值和回归分别代入模型进行了计算。后者(R2=0.98)要优于前者(R2=0.93)。此外,不同膜体系和不同进料体系的验证实验也证明了所建立模型的准确性(R2>0.9)。