新工艺可控制活性污泥脱水过程中的凝胶污染

最近，大连理工大学教授张维民队在污泥处理膜污染控制方面取得了新的进展，提出了紫外线/电氧化的新原点。（UV/E-Cl）在活性污泥脱水过程中，协助正渗透工艺可以有效地控制凝胶状膜污染。《自然-通信》发布了相关成果。

在中国，活性污泥作为生物污水处理过程中不可避免的副产物，年产量已增长至6000万吨左右，含水量超过95%。这一现象引起了人们对所需土地占用面积和相关环境风险的真正关注。脱水一般是低碳处理和后续活性污泥管理的第一步。与传统脱水方法相比，正渗透在脱水应用中表现出显著潜力，因为其能耗相对较低，出水质量更好，水通量稳定性优异。然而，正渗透脱水效率不可避免地受到膜污染的限制，尤其是活性胶体外的高胞（EPS）疑似胶水污染。研究发现，EPS中的蛋白质和多糖是凝胶层形成的重要因素。虽然超声波、膜改性和化学添加剂等策略已经被探索过，但这些方法存在工艺复杂性、可持续性差、使用成本高等问题。此外，由于这些技术对蛋白质多糖的非特异性靶向作用，其效率可能不如预期。

疑胶污染是废活性污泥正渗透脱水过程中的主要速度限制因素。本研究提出了一种新型的正渗透系统，该系统通过动态反氯离子驱动的原点紫外线/电氧化来调理和脱水活性污泥。该系统具有优异的过滤性能，水通量达到对照组的614%，过滤阻力降低了多个数量级，主要是因为对胞外高聚物中蛋白质多糖成分的目的性破坏。密度泛函理论模拟表明，蛋白质和多糖的相互作用侧重于特定的线性结构，从而驱动交联网的形成。

本研究提供了定量的热学证据，表明从结合水到自由水的转变，网络孔隙周围的水分状态主导了疑胶污染的减少，化学变化占过滤阻力的90.71%。