壳聚糖对膜生物反应器的污泥性质及膜污染的影响.docx

壳聚糖对膜生物反应器的污泥性质及膜污染的影响
摘要：壳聚糖是一种天然产物，具有多种优良特性，如生物相容性、生物可降解性、良好的吸附性等，因此在膜生物反应器中的应用逐渐广泛，可以影响膜污染及污泥性质。本文综述了壳聚糖对膜生物反应器的影响研究，主要涉及壳聚糖对膜污染的影响、壳聚糖与生物膜的互作及其对污泥性质的影响。
关键词：壳聚糖；膜生物反应器；膜污染；污泥性质
1.引言
膜生物反应器是一种基于膜分离技术的废水处理技术，具有高效、稳定、节能等优点，在废水处理领域得到了广泛应用。但是，膜污染问题一直是限制其应用的主要因素之一，膜污染不仅会影响反应器的稳定运行，还会降低膜的使用寿命和处理效率。因此，如何有效地缓解或治理膜污染问题成为了研究的热点和难点。
壳聚糖是一种由葡萄糖聚合而成的天然产物，其具有多种特性，如生物相容性、生物可降解性、良好的吸附性等，因此在膜生物反应器中被广泛应用。壳聚糖与膜材料的结合可以增加膜的亲水性，从而减缓膜污染的发生；同时，壳聚糖也具有增强微生物附着和生长的能力，可以提高反应器的处理效率，因此被认为是一种有效的膜污染治理剂。
本文综述了壳聚糖在膜生物反应器中的应用及其对膜污染及污泥性质的影响，以期为膜生物反应器的进一步应用和优化提供参考。
2.壳聚糖在膜生物反应器中的应用
2.1壳聚糖的特性
壳聚糖是一种由葡萄糖聚合而成的天然产物，其分子量在1000~100万之间，其中带正电荷的氨基可与细胞表面的阴离子交互作用，从而具有良好的吸附性和生物相容性。同时，壳聚糖也是一种生物可降解材料，可以避免环境污染和对生态系统的压力，因此在废水处理领域被广泛应用。
2.2壳聚糖的应用范围
壳聚糖在废水处理中的应用主要涉及三个方面：一是作为生物载体，在膜生物反应器中增强微生物附着和生长；二是作为吸附剂，在水中去除污染物；三是作为膜污染治理剂，在膜生物反应器中减缓膜污染的发生。
2.3壳聚糖在膜生物反应器中的作用机理
壳聚糖在膜生物反应器中的作用主要涉及两个方面：
（1）增强微生物附着和生长：壳聚糖可以被微生物附着，从而增加微生物的附着密度和生长速度。壳聚糖表面的带正电荷的氨基可以与微生物表面的负电荷相互吸引，从而实现微生物的快速附着。此外，由于壳聚糖的分子结构与细胞表面的构成相似，能够提供一个生物相似的环境，从而进一步促进微生物的生长和繁殖。
（2）减缓膜污染：壳聚糖的分子结构中含有大量的氨基和羟基，使其具有较好的亲水性和水解稳定性，可以增加膜的亲水性和抗污性能。此外，壳聚糖的带正电荷的氨基可以与膜表面的阴离子相互吸引，从而减缓膜的污染。
3.壳聚糖对膜污染影响的研究
3.1壳聚糖的加入能够减缓膜的压力下降速率
膜污染主要包括有机物的吸附和微生物的附着，导致压力下降的速率加快。研究发现，添加壳聚糖后，膜的抗压降解性能得到了显著的提高，压力下降的速率明显降低。这是由于壳聚糖在膜表面形成了一层较稳定的保护层，使得有机物和微生物不能轻易地附着在膜表面上，同时也影响了微生物的代谢活性，使得膜污染得到有效的控制。
3.2壳聚糖的加入能够防止膜堵塞
膜堵塞是膜污染的主要表现之一，为避免堵塞过程的发生，可以试用壳聚糖来缓解压力下降和膜阻塞。研究表明，壳聚糖的加入能够减少膜的阻塞率，同时也能够降低清洗强度和次数，节省外部清洗物和水资源的使用。
3.3壳聚糖的加入能够减少膜的清洗时间
由于膜生物反应器长时间的运行，膜表面会不可避免地积累一定量的污染物，需要定期进行清洗。因此，清洗时间的长短具有较大的影响。研究发现，壳聚糖的加入可以提高膜表面的亲水性，使得膜表面的微生物和有机物更容易随清洗液被卸下，从而减少膜的清洗时间。
4.壳聚糖对污泥性质的影响
4.1壳聚糖对污泥颗粒的大小和形态的影响
壳聚糖对污泥颗粒大小和形态的影响是非常显著的。研究表明，壳聚糖的加入可以促进污泥颗粒的抗压强度和增加污泥颗粒的小孔率，同时也能够改变污泥颗粒的形态，使得其更加规则和稳定。
4.2壳聚糖对污泥的扩散性和附着性的影响
壳聚糖对污泥的扩散性和附着性也具有较大的影响。研究发现，壳聚糖的加入可以提高污泥的扩散性和附着性，使得其在反应器中的生物附着效果得到提高。
5.结论
总体而言，壳聚糖作为一种天然的膜污染治理剂，在膜生物反应器中的应用效果较为显著。壳聚糖的加入可以减缓膜的污染，同时也能够增加微生物的附着和生长，提高反应器的处理效率。此外，壳聚糖还能够改善污泥的性质，提高其扩散性和附着性，对反应器的反应和运行也具有积极的促进作用。