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MBR中滤饼形成和水洗过程的机理探究和模型建立的中期报告
目前，膜生物反应器（MBR）在生活污水处理、海水淡化、农业废水处理等领域已经得到广泛应用。在MBR中，滤饼形成和水洗过程是影响MBR运行效率的重要因素。本中期报告将探讨MBR中滤饼形成和水洗过程的机理，以及模型建立的研究进展。
一、滤饼形成机理
在MBR中，由于膜孔径较小，生物污泥被阻隔在膜表面形成滤饼。滤饼的形成与MBR操作条件、生物污泥特性、膜材料等因素有关。
(一)操作条件
操作条件是影响MBR中滤饼形成的重要因素之一。主要包括引流流速、通气量、污泥悬浮液浓度等。研究表明，低引流流速和高通气量均会减缓滤饼的形成（Zhangetal.,2010）。但是，污泥悬浮液浓度的影响则不确定，有些研究表明，高浓度下滤饼的形成率会降低（Zhouetal.,2009），而其他研究则认为浓度对滤饼形成的影响不明显(Huetal.,2009)。
(二)生物污泥特性
生物污泥特性对滤饼形成也有影响。生物污泥中细胞形态、胞外聚合物、污泥颗粒大小等均对滤饼形成起重要作用。研究发现，颗粒较小的活性污泥易形成致密的滤饼(Guoetal.,2012)。此外，胞外聚合物含量对滤饼的厚度也有一定的影响。随着胞外聚合物含量的增加，滤饼厚度会逐渐增加，从而降低MBR膜通量(Damayantietal.,2011)。
(三)膜材料
膜材料也是影响滤饼形成的因素之一。目前，常用的膜材料有聚砜（PSF）、聚偏氟乙烯（PVDF）和聚醚砜（PES）等。研究发现，PVDF膜比PSF膜更容易形成滤饼，但是PES膜比PVDF膜更容易水洗掉滤饼(Guoetal.,2012)。
二、水洗过程机理
水洗过程是清洗和回收滤饼的过程。研究表明，水洗过程的效果与水洗时间、洗涤流量、洗涤方式等因素有关。
(一)洗涤时间
洗涤时间是影响水洗效果的重要因素之一。一般而言，水洗时间越长，回收的滤饼越多。同时，水洗时间过长也可能造成膜疲劳、降低膜通量。
(二)洗涤流量
洗涤流量也是影响水洗效果的重要因素之一。高流量有利于快速清除滤饼，但是过高的流量会带来膜水力反应的影响。
(三)洗涤方式
洗涤方式也是影响水洗效果的因素之一。常用的洗涤方式有单侧水洗和交替水洗。研究表明，交替水洗方式能够更充分地清除滤饼(Akhondietal.,2015)。
三、模型建立
针对MBR中滤饼形成和水洗过程，已经建立了一些模型。常用的模型有黑盒模型和白盒模型。
(一)黑盒模型
黑盒模型是一种经验性模型，基于已有的数据和经验进行学习和预测。黑盒模型的优点是简单、易用，但是缺点是缺少深层次的机理解释。目前，MBR中滤饼形成和水洗过程的黑盒模型多基于人工神经网络（ANN）或支持向量机（SVM）等方法。
(二)白盒模型
白盒模型是一种基于机理的模型，主要通过分析MBR中滤饼形成和水洗的机理，建立模型进行预测。白盒模型能够深入探究MBR中滤饼形成和水洗过程的本质，为MBR操作和管理提供指导。目前，已经建立了基于分形理论和多孔介质模型的MBR滤饼形成模型(Vatanpouretal.,2016)。
综上所述，MBR中滤饼形成和水洗过程是影响MBR运行效率的重要因素，其机理值得深入研究。通过建立模型，可以更好地预测和控制MBR过程，实现MBR技术的高效利用。