膜生物反应器中膜污染的界面热力学机制及调控研究的任务书.docx

膜生物反应器中膜污染的界面热力学机制及调控研究的任务书
任务书
一、研究背景
膜生物反应器（MBR）是一种在传统生物处理技术中应用了膜技术的新型处理工艺。MBR技术具有优异的过滤和生物反应效果，因此在污水处理、废水回用、生物医药等领域中得到了广泛的应用。但是，MBR技术在实际应用中也面临着膜污染问题，即污水中的有机物、细菌、胶体物质等在膜表面积聚并形成附着污垢，影响膜的通量和水质处理效果。
膜污染问题的解决是MBR技术实际应用中亟待解决的问题之一。目前，国内外已经有很多学者对MBR中的膜污染现象展开了广泛的研究，例如研究膜材料的改性、细菌的培养条件、操作控制等方面。然而，尚有很多问题有待解决，在此背景下，本研究将从界面热力学机制出发，探究MBR中膜污染的发生规律和调控策略，提高MBR技术的处理效果和应用范围，为环境保护和可持续发展作出贡献。
二、研究内容
1.分析MBR中膜污染的界面热力学机制
通过实验方法和理论分析，探究MBR中膜污染的发生规律和形成机制。对膜表面形成化学吸附层、生物膜和胶体污垢等现象进行分析，研究MBR中膜污染的微观机制和动力学行为，探讨温度、压力、pH值、离子强度等因素对于膜表面吸附和胶体物质聚集的影响，揭示MBR中膜污染的热力学机制。
2.研究MBR中膜污染的调控策略
基于膜污染的机理和调控研究成果，探究MBR技术中膜污染的调控策略。从改性膜材料的应用、生物学控制、操作控制等方面入手，提出一系列可行的调控策略，进行实验验证，探讨MBR中膜污染的调控机制和方式。
3.优化MBR工艺条件和技术流程
根据研究结果，结合MBR工艺特点，优化MBR工艺条件和技术流程，建立膜污染控制的优化控制模型。通过实验室模拟和中试扩大等试验验证，对MBR技术进行全面优化和改进，降低MBR中膜污染的发生频率和程度，提高MBR技术的处理效果和应用范围。
三、研究目标和意义
1.探究MBR中膜污染的界面热力学机制，深入理解MBR中膜污染的发生规律和形成机制。
2.提出MBR中膜污染的调控策略，为MBR技术避免和控制膜污染提供科学依据。
3.优化MBR技术条件和技术流程，提高MBR技术的处理效果和应用范围，为环境保护和可持续发展作出贡献。
四、研究方法
1.实验法，通过MBR实验平台，进行MBR技术调控策略实验研究，探究MBR中膜污染的发生规律和调控策略。
2.理论分析法，采用计算机模拟和数值分析等方法，进行数据处理和模型建立，探讨MBR中膜污染的热力学机制和动力学行为。
3.试验设计法，通过统计学方法和试验设计，制定优化控制模型，并进行实验验证。
五、研究进度安排
1.第一年：MBR中膜污染的界面热力学机制探究和分析，建立污染物质在膜表面吸附及胶体物质聚集模型。
2.第二年：MBR中膜污染的调控策略研究和实验验证，提出可行的调控策略，并进行实验验证，探讨MBR中膜污染的调控机制和方式。
3.第三年：优化MBR工艺条件和技术流程，建立膜污染控制的优化控制模型，进行实验室模拟和中试扩大等试验验证，提高MBR技术的处理效果和应用范围。
六、参考文献
1.Gao,Y.,Liu,H.,Yang,Y.,&Xu,C.(2020).Environmentalbehaviorandtreatmentofemergingpollutantsinmembranebioreactor(MBR):Areview.JournalofEnvironmentalManagement,261,110083.
2.Baquero-Rodríguez,M.,Juárez-Jiménez,B.,&Hernández,A.(2020).Feed-forwardcontrolappliedtoanMBRhybridmembranesystemtoovercomefoulingusingadata-drivenmodelingstrategy.JournalofMembraneScience,606,118110.
3.Wang,L.,Wu,X.,Wang,H.,&Xue,H.(2020).NanoclayincorporatedPVDF/PES/SPSfcompositemembranewithhighnano-filtrationperformanceandimprovedanti-foulingabilityforMBRapplication.JournalofMembraneScience,599,117831.
4.Zhang,Z.,Liu,F.,Xiao,K.,&VanderBruggen,B.(2019).Investigatingmicrobialcommunity,nutrients,anddetoxification-relatedgenesresponse