（环境工程专业论文）膜生物反应器膜污染行为的识别与表征.pdf

大连理工大学博士学位论文 摘要 膜生物反应器( m b r ) 是将膜分离技术和生物反应器结合而成的一个新型污水处理 工艺。它把膜分离过程与生物降解结合起来，以膜分离装置取代普通生物反应器中的二 沉池，从而取得高效的固液分离效果。m b r 作为一种新型高效的水处理技术，日益受 到各国的水处理技术研究者的关注。然而，膜污染是当前限制m b r 广泛应用的主要瓶 颈，其导致膜通量下降，增加膜组件更换和清洗的频率，从而增加m b r 的运行费用。 因此，有必要研究膜污染机理，这对于膜污染的有效控制以及m b r 的推广应用具有重 要意义。 本研究采用一体式中空纤维膜生物反应器，对m b r 技术中膜污染的关键问题进行 了深入研究。主要考察了活性污泥性质和反应器操作条件对膜污染的影响机理，同时， 借助分形理论和图像分析仪研究了膜污染的微观机理。本研究包括： ( 1 1 采用统计分析方法研究了1 6 种不同性质活性污泥混合液对m b r 膜污染的影响 机理。结果表明：污泥浓度与膜污染阻力呈指数增加关系；污泥粒径( p s d ) 、胞外聚合 物( e p s ) 、溶解性有机物( s m p ) 、上清液胶体颗粒( s s 。) 、污泥混合液粘度o ) 、相对疏水 性( m 1 、z e t a 电位均对m b r 膜渗透性能有显著的影响作用，其与膜污染阻力的皮尔逊 相关系数h 分别为：0 7 3 0 、0 8 9 8 、o 7 5 7 、o 8 1 0 、o 6 9 1 、0 8 3 7 、一o 8 8 1 ；同时发现， 胞外聚合物是影响活性污泥中溶解性有机物含量忆= o 7 2 5 ) 、污泥粘度大小阢= o 6 3 3 ) 、 上清液胶体颗粒含量( o = o 7 8 3 ) 、z e t a 电位( 一0 9 5 3 ) 及相对疏水性大小= o 8 7 7 ) t 拘主要 因素；在活性污泥性质中污泥浓度、胞外聚合物、污泥粒径是影响膜污染的根本原因， 是膜生物反应器膜污染的重要影响因素。经过多元回归，得到了用于预测污泥浓度、污 泥粒径及胞外聚合物对膜污染阻力影响的数学模型。该预测模型为： 胄，= 2 2 5 0 e “5 8 + “1 0 一+ 0 1 1 1 e p s 一1 9 9 1 0 - 2 p s d 一3 2 0 1 ( 2 ) 采用短期过滤方式考察了丝状菌浓度或丝状菌生长指数对膜污染的影响机理。本 部分研究主要从活性污泥性质和污泥絮体形态学的角度对丝状菌的膜污染机理进行了 解释。研究表明：缺少丝状菌的污泥混合液会导致严重的膜孔堵塞污染，而丝状菌的过 度繁殖会导致形成厚大、密实的滤饼层；丝状菌的过量繁殖会使得胞外聚合物和相对疏 水性增大，污泥絮体z e t a 电位下降，从而恶化膜过滤过程；另外，丝状菌的过度繁殖会 导致污泥絮体周界分形维数和三维纵横比增大、污泥絮体圆度减小，说明丝状菌的过度 繁殖使得污泥絮体变得不规则、松散，而不规则的污泥絮体会沉积并缠绕在膜丝表面， 起到固定膜表面污染物的作用；因此，在m b r 运行过程中，应采取适当措施控制丝状 菌的生长情况以减缓膜污染。 孟凡刚：膜生物反应器膜污染行为的识别与表征 ( 3 ) 采用3 个平行运行反应器，系统研究了不同反应器负荷( o l r = 0 7 0 8k g c o d m 3 d ， o l r = 1 1 1 4k g c o d m 3 d ，o l r = 1 7 2 1k g c o d m 3 d ) 对膜污染的影响机理。考察了o l r 对膜过滤性能、膜污染、污泥性质( 污泥活性s o u r 、丝状菌浓度、胞外聚合物、污泥粒 径、污泥浓度、污泥粘度) 的影响，并分析了反应器内污泥混合液的水力学特性。研究 发现：随着o l r 的增大，反应器c o d 去除率仅有轻微下降，但污泥活性和污泥混合液 溶解氧明显减小；在o l r = i 1 1 4k g c o d m 3 d 和o l r = i 7 - 2 ik g c o d m 3 d 的反应器内， 发生严重的丝状菌过度繁殖，并导致胞外聚合物和污泥粘度迅速增大，进而加剧膜污染； 高的反应器负荷会导致污泥浓度m l s s 显著增大；最后，研究发现污泥粘度是决定反应 器水力学特性的重要原因，当污泥粘度小于2 0m p as 时，污泥粘度对反应器气液上升 流速基本没有影响，而当污泥粘度大于2 0m p as 时，气液上升流速急剧下降，其不能 有效吹脱膜表面污染物；同时，随着污泥粘度的增大，反应器内污泥混合液的雷诺数迅 速下降。 ( 4 ) 从活性污泥性质变化和滤饼层形成两个角度，研究了3 个不同曝气强度( 1 5 0l h ， 4 0 0l 他8 0 0l h ) 对膜污染的影响。研究结果表明：过大或过小的曝气均不利于膜污染的 减缓，过小的曝气强度不能有效去除膜表面污染物，而过大的曝气强度会导致污泥絮体 破坏，产生大量的胶体粒子和大分子有机物，使得膜通量下降；在大的曝气强度下，胶 体粒子和溶解性有机物在膜表面及膜孔的沉积吸附是产生膜污染的根本原因；曝气强度 为4 0 0l 1 1 时，在膜面形成了自生动态膜，其起到截留或降解小颗粒物和溶解性有机物、 减缓膜污染的作用。 ( 5 ) 考察了不同m b r 工艺中污泥混合液的膜过滤性能，并对比研究了污泥混合液的 性质。借助共聚焦激光扫描电镜( c l s m ) 、傅里叶红外光谱仪( f t i r ) 、x 射线荧光光谱仪 ( x r f ) 等技术表征了膜污染物的主要成分，并分析了膜表面污染物的形成机制。研究发 现：a 2 o m b r 中活性污泥的膜污染行为最严重，a d o m b r 和传统m b r ( c m b r ) 的膜 污染行为次之，序批式m b r ( s m b r ) 的膜污染最轻；发现丝状菌过度繁殖、结合态e p s 、 溶解性e p s 、芳香性化合物( 以s u v 2 5 。表征) 等是影响膜污染的重要因素：污泥絮体、多 糖和蛋白质在膜表面大量沉积，导致m b r 生物污染和有机污染。c a 、m g 、a 1 、s i 、f e 等元素的沉积是造成膜无机污染的主要原因；在膜污染过程中，无机盐的沉淀物、胞外 聚合物、微生物等相互结合，沉积并吸附在膜表面，形成粘驸性极强、限制膜通量的滤 饼层。 ( 6 ) 在膜生物反应器中，活性污泥在膜表面沉积形成滤饼层是造成膜污染的主要因 素。采用扫描电镜和自动图像分析技术研究了膜过滤滤饼层的微观结构，并以分形理论 和d a r c y 定律为基础，推导出用于预测膜污染滤饼层渗透性能的数学模型，验证了该渗 大连理工大学博士学位论文 透模型的可靠性，并利用该渗透模型进行了膜生物反应器中污泥浓度对滤饼层渗透性能 影响的研究。结果表明：活性污泥颗粒沉积形成的柔性滤饼层具有明显的多孔结构，并 且具有很好的分形特征；膜污染滤饼层的分形维数能够真实反映滤饼层的孔隙率大小； 用该渗透模型得到的渗透系数臣可以预测滤饼层渗透性能；滤饼层渗透系数k 随污泥浓 度的增大而递减，污泥浓度低于1 0 0 0 0m g l 时，k 的变化趋势较小，污泥浓度达到1 0 0 0 0 m g l 以上时，k 1 急剧下降；污泥粒径和胞外聚合物是影响滤饼层渗透性能的重要因素， 小粒径的污泥颗粒或胞外聚合物容易在滤饼孔隙内沉积，导致滤饼比阻增大，因此，污 泥粒径减小或胞外聚合物浓度增大均会使得滤饼层渗透性能严重下降。 关键词：膜生物反应器；膜污染；活性污泥；操作参数；分形理论 孟凡刚：膜生物反应器膜污染行为的识别与表征 i d e n t i f i c a t i o na n dc h r a c t e r i z a t i o no f f o u l i n gb e h a v i o ri ns u b m e r g e d m e m b r a n eb i o r e a c t o r s a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s m e m b r a n eb i o r e a c t o r s ( m b r s lh a v eb e e nw i d e t yu s e di nw a s t e w a t e r t r e a t m e n tt oa c h i e v eh i g h e re f f i u e n tq u a l i t y w h i c hi so f t e nd i 街c u l tt ob ee f f e e t i v e l ym e tb y c o n v e n t i o n a la c t i v a t e ds l u d g ep r o c e s s t h ea d v a n t a g e so fm b ra r eah i g hm i x e d1 i q u i d s u s p e n d e ds o l i d s ( m e s s ) c o n c e n t r a t i o n ，p r o d u c i n gh i 曲e rr a t eo fr e m o v a lo fb i o l o g i c a l o x y g e nd e m a n d ( b o d ) a n dc h e m i c a lo x y g e nd e m a n d ( c o d ) ，al o w e re x c e s ss h i d g e p r o d u c t i o na n dt h et r e a t e dw a t e rc a nb er e u s e d i na d d i t i o n t h es p a c eo c c u p i e db vm b r s y s t e m si sg r e a t l yr e d u c e dd u et ot h ea b s e n c eo fs e t t l i n gt a n k sa n dt h er e d u c t i o ni nb i o r e a c t o r v o l u m em a d ep o s s i b l eb yt h eh i g h e rb i o m a s sc o n c e n t r a t i o n b u tam a j o ro b s t a c l ef o rt h e a p p l i c a t i o no fm b r si s t h er a p i dd e c l i n eo ft h ep e r m e a t i o nf l u xa sar e s u l to fm e m b r a n e f o u l i n g t h em e m b r a n ef o u l i n gi nm b rr e d u c e sp r o d u c t i 、，i t ya n di n c r e a s e sm a i n t e n a n c ea n d o p e r a t i n gc o s t s n m s m e m b r a n ef o u l i n gi st h ec m c i a lp r o b l e mt ob er e s o l v e d i nt h i sw o r k ，f o u l i n gm e c h a n i s m so fs u b m e r g e dm b r sw e r ei n v e s t i g a t e ds y s t e m a t i c a l l y t h ei m p a c t so fs l u d g ec h a r a c t e r i s t i c sa n do p e r a t i o n a lc o n d i t i o n so nm e m b r a n ef o u l i n gw e r e i d e n t i f i e d t h em i c r o m e c h a n i s mo fm e m b r a n ef o u l i n gw a sa l s oe l u c i d a t e do nt h eb a s i so f f r a c t a lt h e o r ya n di m a g ea n a l y s i s t 1 1 i sw o r kw a sp e r f o r m e da sf o l l o w s ： ( 1 ) i nt h i sw o r k ，t h ei n f l u e n c eo fa c t i v a t e ds l u d g ep r o p e r t i e ss u c ha st h em l s s c o n c e n t r a t i o n ，s l u d g ep a r t i c l es i z ed i s t r i b u t i o n ( p s d ) ，e x t r a c e l l u l a rp o l y m e r i cs u b s t a n c e s ( e p s ) ，s o l u b l em i c r o b i a lp r o d u c t s ( s m p ) ，s u s p e n d e ds o l i d si ns u p e r n a t a m ( s s s ) ，d y n a m i c v i s c o s i t y ( 砷，r e l a t i v eh y d r o p h o b i c i t y ( r h ) ，a n dz e t ap o t e n t i a l o nm e m b r a n ef o u l i n gw a s e x a m i n e d a c t i v a t e ds l u d g es a m p l e st a k e nf r o md i f i e r e n tm e m b r a n eb i o r e a c t o rp r o c e s s e s w e r eu s e dt os t u d ) , t h e i ri m p a c t so nm e m b r a n ef o u l i n g t h ei n f l u e n c eo fa c t i v a t e ds l u d g e p r o p e r t i e so nm e m b r a n ep e r m e a t i o nw a si d e n t i f i e du s i n gs t a t i s t i c a lm e t h o d s t h er e s u l t s s h o w e d 血a tm l s sc o n c e n t r a t i o nh a da ne x p o n e n t i a lr e l a t i o n s h i pw i t hm e m b r a n ef o u l i n g r e s i s t a n c e n es l u d g ep a r t i c l es i z e ( r 产一0 7 3 0 ) w a sc o r r e l a t e di n v e r s e l yt ot h em e m b r a n e f o u l i n gr e s i s t a n c es i g n i f i c a n t l y 1 1 1 et o t a le p s ( r p 0 8 9 8 ) a n dp r o t e i n ( r p = 0 8 1 0 ) h a ds t r o n g p o s i t i v ee f f e c to nm e m b r a n ef o u l i n gr e s i s t a n c e ，b u tc a r b o h y d r a t ef r 芦o 6 2 6 ) h a dam o d e r a t e c o r r e l a t i o nw i t hm e m b r a n ef o u l i n gr e s i s t a n c ed u et oi t sl o wa m o u n t s s m p ( r 。= o 7 5 7 ) ，s s s ( v 。0 8 1 0 ) ，d y n a m i cv i s c o s i t y ( 矿o 6 9 1 ) ，r h ( r p = o 8 3 7 ) ，a n dz e t ap o t e n t i a l ( 和一0 8 8 1 ) a l s o h a ds i g n i f i c a n ti n f l u e n c eo nm e m b r a n ep e r m e a b i l i t y h o w e v e r , p r o t e i n ( r p = o 9 3 6 ) s m p ( 唯2 0 7 2 5 ) ，s s s ( 和2 0 7 8 3 ) ，d y n a m i cv i s c o s i t y ( = 0 6 3 3 ) ，r h ( 白= 0 8 7 7 ) ，a n dz e t ap o t e n t i a l 1 v 一 大连理工大学博士学位论文 ( 唯= - 0 9 5 3 ) m a i n l yr e s u l t e df r o mt h ec h a n g eo fe p sc o n c e n t r a t i o n t h e s er e s u l t ss u g g e s tt h a t m l s sc o n c e n t r a t i o n ，p s da n de p sw e r et h ep r e d o m i n a n tf a c t o r sa f i r e c t i n gm e m b r a n ef o u l i n g d u r i n gm e m b r a n ef i l t r a t i o no fs l u d g es u s p e n s i o n t h em e m b r a n ef o u l i n gr e s i s t a n c ec a r lb e p r e d i c t e du s i n ga m o d e lb a s e do nm l s sc o n c e n t r a t i o n p s da n de p s ； r 。= 2 2 5 0 e 胤8 9 9 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o u sb a c t e r i ac o u l dr e s u l ti nm u c hm o r er e l e a s eo fe p s 。l o w e rz e t ap o t e n t i a l h i g h e r h y d r o p h o b i c i t yo fs l u d g ef l o e s ，a n dc a u s e ds e r o u sh a r mt om e m b r a n ep e r m e a t i o n t h e r e s u l t sa l s os h o w e d 廿l a tt h eb o u n d a r yf r a c t a ld i m e n s i o nf z ) n ) a n dt h r e e ，d i m e n s i o n a la s p e c t r a t i o r ) o fs i n d g ef l o e si n c r e a s e dw i t hi n c r e a s i n gf i l a m e n t o u si n d e x ( f i ) i na d d i t i o n ，t h e r o u n d n e s s o ) o fs i n d g ef l o e sd e c r e a s e dw i t hi n c r e a s i n gf i t h e s er e s u l t si n d i c a t et h a t f l o e so fb u l k i n gs l u d g eh a dav e r yi r r e g u l a rs h a p e ，w h i c hw o u l dd og r e a th a r mt o m e m b r a n ef i l t r a t i o np r o c e s s n l cs l u d g ef l o c se x i s t i n gas m a l lq u a n f i t yo ff i l a m e n t o u s b a c t e r i ah a da p o s i t i v ee f f e c to nm e m b r a n ep e r m e a t i o n i ti sa ni m p o r t a n tk i n do fm i c r o b e t ob ec o n t r o li nt h eo p e r a t i o no f m e m b r a n eb i o r e a c t o r s ( 3 ) i nt h i ss t u d y ，t h r e ei d e n t i c a lm b r sw e r eo p e r a t e di np a r a l l e l 埘t hs l u d g er e t e n t i o n t i m e ( s r t ) o f3 0d a y sa n do r g a n i cl o a d i n gr a t e s ( o l r s ) o fo 7 0 8k g c o d m 3 d ，1 1 1 4 k g c o d m 3 d ，1 7 - 2 1k g c o d m 3 d ，r e s p e c t i v e l y ，i no r d e rt os p e c i f yt h ei n f l u e n c em e c h a n i s m o fo l r so nm e m b r a n eb i o r e a c t o r a 1 t h 0 1 3 - g ho l r sh a v en od i r e c ti m p a c to nm e m b r a n e p e r m e a t i o n o l r sa f f e c ts l u d g ec h a r a c t e r i s t i c ss t r o n g l ys i n c et h em b rs y s t e mi n c h i d e s l i v i l l gm i c r o o r g a n i s m sa n dt 1 1 e i rm e t a b o l i t e s t h er e s u l t ss h o w e dt h a tc o dr e m o v a l e 街c i e n c i e sw e r es t a b l et h o u g hi td e c r e a s e ds l i g h t l ya so l ri n c r e a s e d b u tb i o m a s sa c t i v i t y a n dd i s s o l v e do x y g e n ( d 0 ) c o n c e n t r a t i o ni ns l u d g es u s p e n s i o nd e c r e a s e da so l ri n c r e a s e d 乃e 矗l a m e n t o u sb a c t e r i ag r e we a s i l yi nt h eb i o r e a c t o rw i t hi n c r e a s i n go l r 。乃ee p s c o n c e n t r a t i o na n ds l u d g ev i s c o s i t yb e c a m em u c hh i g h e ra sf i l a m e n t o u sb a c t e r i ae x c e s s i v e l y g r e w t h ef i l a m e n t o u sb a c t e r i ac o u l da l s oi n d u c et h ef o r m a t i o no fl a r g ea n di r r e g u l a rs h a p e d s l u d g ef l o c s a n dw o r s e nm e m b r a n ep e r m e a t i o n i na d d i t i o n t h em l s sc o n c e n t r a t i o n i n c r e a s e ds i g n i f i c a n t l ya s0 l ri n e r e a s e d t h er e s u l t sa l s oi n d i c a r e dt h a ts l u d g ev i s c o s i t yw a s 曲ep r e d o m i n a n tf a c t o ra f f e c t i n gh y d r e d y n a m i cc o n d i t i o n so fm b r s y s t e m s 刀培c r o s sf l o w v 孟凡刚：膜生物反应器膜污染行为的识别与表征 v e l o c i t yo ft h es l u d g es u s p e n s i o nd e c r e a s e ds i g n i f i c a n t l ya st h es l u d g ev i s c o s i t yi n c r e a s e d l a r g e r 也8 1 12 0m p as u n d e r 也eh y d r o d y n a m i cc o n d i t i o n so fl o wc r o s sf l o wv e l o c i t y ，t h e f o u l i n gc a k el a y e rf o r m e do nt h em e m b r a n es u r f a c e sc o u l dn o tb er e m o v e de f f e c t i v e l y m o r e o v e r t h er po ft h es l u d g es u s p e n s i o ni nt h em b r sw a sd e c r e a s e ds i g n i f i c a n t l yw i t h i n c r e a s i n gs l u d g ev i s c o s i t y r 4 1m e m b r a n ef o u l i n gi nt h r e ep a r a l l e lm b r sw a ss t u d i e du n d e rd i f i e r e n ta e r a t i o n i n t e n s i t i e sf 15 0l h 4 0 0l h ，a n d8 0 0l h ) t oh a v eab e r e ru n d e r s t a n d i n go fm e m b r a n e f o u l i n gm e c h a n i s m t h ei m p a c to fa e r a t i o no nm e m b r a n ef o u l i n gw a sh a t e r p r e t e df r o mt w o a s p e c t s ：e v o l u t i o no fs l u d g ep r o p e r t i e sa n df o r m a t i o nm e c h a n i s mo ff o u l i n gc a k el a y e r a s 恤em e m b r a n ef o u l i n gi nm b r sm a i n l yr e s u l t sf r o mt h ef o r m a t i o no faf o u l i n gc a k el a y e r , s c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p e ( s e m ) a n dr e s i s t a n c ea n a l y s i sw e r ep e r f o r m e dt oc h a r a c t e r i z e a n dq u a n t i f yt h ef o u l i n gl a y e r t h er e s u l t ss h o w e dt h a ts m a l lo rl a r g ea e r a t i o ni n t e n s i t yh a da n e g 撕v ei n f l u e n c eo nm e m b r a n ep e r m e a b i l i t y n l cs m a l l e ra e r a t i o ni n t e n s i t yc o u l dn o t r e m o v et h ef o u l i n gc a k el a y e re f f e c t i v e l y t h el a r g e ra e r a t i o ni n t e n s i t yr e s u l t e di nas e v e r e b r e a k u po fs l u d g ef l o e s ，a n dp r o m o t e dt h er e l e a s eo fc o l l o i d a la n ds o l u b l ec o m p o n e n t sf r o m t h em i c r o b i a lf l o e st ot h eb u l ks o l u t i o nd u et om i c r o b i a lf l o cb r e a k a g e ，t h u sc a u s e dar a p i d l o s si nm e m b r a n ep e r m e a b i l i t y t h ec o l l o i d sa n ds o l u t e sh a dg r e a tc o n t r i b u t i o nt om e m b r a n e f o u l a n t sa st h em b ro p e r a t e du n d e rh i 曲a e r a t i o ni n t e n s 畸t h er e s u l t ss u g g e s t e dt h a ta d y n a m i cm e m b r a n ew o u l db ef o r m e du n d e rt h ea e r a t i o no f4 0 0l h w h i c hh a dap o s i t i v e e f f e c to nm e m b r a n ep e r m e a t i o n a e r a t i o nh a dap o s i t i v ee f f e c to nc a k el a y e rr e m o v a l b u t p o r eb l o c k i n gb e c a m es e v e r ea sa e r a t i o ni n t e n s i t , yi n c r e a s e dt o8 0 0l h ( 5 ) i nt h i ss t u d y ，t h ef o u l i n gb e h a v i o r o fd i f f e r e n tm b rt e c h n o l o g i e s ，i n c l u d i n g c o n v e n t i o n a lm b r ( c m b r ) ，s e q u e n c i n gb a t c hm b r ( s m b r ) ，a o m b ra n da 。o m b r w a si n v e s t i g a t e do nt h eb a s i so f b a c t hm e m b r a n ef i l t r a t i o n t kb i o m a s sc h a r a c t e r i s t i e sw e r e a n a l y z e di no r d e rt oe l u c i d a t em e m b r a n ef o u l i n g t h em e m b r a n ef o u l a n t sf o r m e do nt h e m e m b r a n es u r f a c ew e r ec h a r a c t e r i z e d b ys u c ht e c h n i q u e s a sc o n f o c a ll a s e r s c a n n i n g m i c r o s c o p y ( c l s m ) ，f o u r i e rt r a n s f o r mi n f r a r e d ( f t i r ) s p e c t r o s c o p y ，a n dx r a yf l u o r e s c e n c e r f ) t h ef o r m a t i o nm e c h a n i s mo fm e m b r a n ef o u l a n t sw a sa l s oa n a l y z e d t h er e s u l t s s h o w e dt h a t 廿1 es l u d g es u s p e n s i o ni na o - m b rc o u l dr e s u l ti ns e v e r em e m b r a n ef o u l i n gd u e t h eh i g h e rf i l a m e n t o u sc o n c e n t r a t i o na n de p sc o n c e n t r a t i o n t h es l u d g es u s p e n s i o ni n a o m b ra n dc m b rh a dam o d e r a t em e m b r a n ef o u l i n gt e n d e n c y t h es l u d g es u s p e n s i o ni n s m b r ，h o w e v e r ，c a u s e dav e r ys l i g h tm e m b r a n ef o u l i n g t h ef i l a m e n t o u si n d e x ，b o u n de p s ， s o l u b l ee p sa n ds u v 2 5 4h a ds t r o n gi m p a c t so nm e m b r a n ef o u l i n g 1 1 1 ec l s ma n df t i r e x a m i n a t i o ni n d i c a t e dt h a tb a c t e r i ac l u s t e r s ，p r o t e i n sa n dc a r b o n h y d r a t e sw e r es i g n i f i c a n t c o n t r i b u t o r st om e m b r a n ef o u l a n t s t h ex r fs u g g e s t e dt h a tt h ei n o r g a n i cf o u l a n t sr e s u l t e d v i 大连理工大学博士学位论文 f r o mt h ed e p o s i t i o no fc a , m g ，s i ，a i ，a n df e b r i d g i n ga m o n gb a c t e r i ac l u s t e r s ，d e p o s i t e d b i o p o l y m e r sa n di n o r g a n i cm a t e r i a l se n h a n c e dt h ec o m p a c t n e s so ft h ef o u l i n gl a y e r ( 6 ) t h ef o r m a t i o no ff o u l i n gc a k el a y e ro nt h em e m b r a n es u r f a c ei st h em a j o rp r o b l e m t h a th i n d e r st h ep r a c t i c a la p p l i c a t i o no fm e m b r a n eb i o r e a c t o rs y s t e m s d e t e r m i n a t i o no ft h e c a k el a y e rp e r m e a b i l i t yi sc r i t i c a lf o ra na c c u r a t ea n a l y s i sa n dd e s i g no fm e m b r a n ef i l t r a t i o n ap e r m e a t i o nm o d e l ，b a s e do nf r a c t a lt h e o r ya n dd a r c y sl r w , f o re v a l u a t i n gc a k e1 a y e r p e m a e a b i l i t y i nm i c r o f i l t r a t i o no fs l u d g e s u s p e n s i o nw a sd e v e l o p e d t h ec a k el a y e r p e m a e a b i l i t yw a sd e r i v e da n df o u n dt ob ea f u n c t i o no ft h ep o r e a r e af r a c t a