CN113188977A - 基于tep的混凝剂调控方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于TEP的混凝剂调控方法及其应用，其中所述调控方法通过混凝剂调控模型获得，所述调控模型基于动态过滤条件下获得的动态调控数据及经第一固定测试获得的定量数据建立，其中，所述动态调控数据包括在所述动态过滤条件下，获得的混凝剂浓度及与其对应的TEP模拟污染物的第一定量特征的值；所述定量数据包括在所述第一固定测试中获得的混凝剂浓度及与其对应的TEP模拟污染物的第二定量特征的值。本发明可获得精确、高效、优选的调控方案，通过该调控方案可控制污染物的聚合行为及其在膜表面的沉积、达到防控膜污染的目的。

Description

基于TEP的混凝剂调控方法及其应用
技术领域
本发明涉及混凝剂调控膜污染的技术领域。
背景技术
膜分离是以天然或者人工合成的具有选择透过性功能的薄膜为分离介质，通过在膜两侧施加一种或者多种推动力(如压力、浓度差、电位差、渗透压等条件)，使原料中的某些组分选择性的优先透过膜，从而达到混合物分离和产物提取、纯化、浓缩等目的的过程。膜分离技术因具有分离效果好、处理效率高、操作简单等优点在食品，工业，深度处理饮用水、海水淡化等领域受到广泛应用。膜分离过程采用的膜的种类十分广泛，根据孔径大小可以将膜分为微滤、超滤、纳滤和反渗透。
膜污染问题是膜法水处理技术领域亟待解决的核心问题。根据污染物的来源不同，膜污染可以分为有机污染、无机污染、生物污染和固体胶体污染。有机污染物主要是由多糖、蛋白质和腐殖酸组成，而其中的多糖物质是自然界广泛存在的构成生物体的三种天然大分子之一，在可溶性微生物产物(soluble microbial products,SMP)和胞外聚合物质(extracellularpolymer substances,EPS)中都占有很大比例。此外，与蛋白质和腐殖质物质相比，多糖具有更长的分子链并且具有凝胶特性，因此往往导致更为严重的膜污染。越来越多的研究发现，多糖物质在膜的有机污染和生物污染发展中都起着至关重要的作用。然而，由于表征技术的缺乏，目前在分子层面对对多糖污染物的认知十分有限，尤其是对其分子结构的近远程结构在膜污染中的作用亟待解析。近三十年，一种新型污染物质——透明胞外聚合颗粒物(Transparent Exopolymer Particles,TEP)因其独特的膜污染特征越来越受到人们的关注。TEP是一类主要成分为酸性多糖的高黏性有机微型水凝胶。经研究发现，TEP是多糖物质通过分子间相互作用形成的，深受多糖分子结构的影响。TEP的发现揭示了多糖类污染物在水环境中并不是以单分子的状态存在，而是通过分子间的交联聚合形成尺寸更大的聚合物，即TEP。这种由多糖分子结构影响的聚合行为决定了多糖污染物在膜过滤过程中的行为特征。TEP的测量能够揭示多糖聚合的程度，为解析多糖膜污染机制和控制膜过滤过程中的膜污染问题提供了全新视角。TEP的定性定量测定深入到分子层面解析多糖污染物的微观形貌特征，为揭示其膜污染潜势以及由此开发膜污染调控措施提供理论和实践支撑。
膜污染主要包括膜孔堵塞及膜表面污染物的沉积，其中膜孔堵塞往往造成不可逆的膜污染。为了防止不可逆膜污染的发生，在膜过滤系统中常通过膜前预处理工艺改变进水中污染物的物理特性、化学特性和生物特性，减少进入膜孔的污染物质从而达到缓解膜污染的效果。其中混凝工艺具有费用低、易操作的优点，是目前应用最为广泛的预处理技术。为了达到控制膜污染的效果，应当降低污染物质在膜孔内的沉积，缓解不可逆膜污染；同时改变膜表面滤饼层的结构特征，调控并利用其透水性及过滤性能对进水进行预滤。其中最为关键的是通过添加适量的混凝剂促使膜污染物发生分子间交联，形成可控的、适当大小的、具有合适黏弹特性的聚合体。然而，混凝剂对进水中污染物质状态、性质和膜污染潜势等关键特质的作用机制缺乏探究，导致进水成为膜系统的“黑盒子”。
发明内容
针对上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提出一种可以通过混凝剂调控模型获得精确、高效、优选的调控方案，从而实现对膜污染最大程度抑制的方法。本发明的目的还在于提出该方法在控制膜污染上的应用。
本发明首先提供了以下的技术方案：
基于TEP的混凝剂调控方法，其通过混凝剂调控模型获得，所述调控模型基于动态过滤条件下获得的动态调控数据及经第一固定测试获得的定量数据建立，其中，所述动态调控数据包括在所述动态过滤条件下，获得的混凝剂浓度及与其对应的TEP模拟污染物的第一定量特征的值；所述定量数据包括在所述第一固定测试中获得的混凝剂浓度及与其对应的TEP模拟污染物的第二定量特征的值。
上述方案中，所述定量特征是指的在其对应的测试中，作为测试指标的、可以实现定量化的物理特征或特征组合，如浓度、质量、渗透率、渗透通量等。上述方案中第一定量特征与第二定量特征可以相同也可以不同，如根据本发明的一种优选实施方式，所述第一定量特征为渗透通量，所述第二定量特征为产生的TEP模拟污染物的浓度。
上述方案中，所述动态过滤是指的过滤过程可持续性进行的过滤，如由过滤系统提供驱动力，驱动液体不断通过滤膜实现持续过滤的情况。
所述固定测试是指的在持续性过滤之外，需要通过逐次过滤实现的测试。
根据本发明的一些优选实施方式，所述调控模型还基于经第二固定测试获得的半定量数据建立，所述半定量数据包括在所述第二固定测试中获得的混凝剂浓度及与其对应的TEP模拟污染物的定性特征，其中所述定性特征包括TEP模拟污染物的微观形貌特征。
根据本发明的一些优选实施方式，所述动态调控数据的获得包括以下过程：
构建动态膜过滤系统；
通过所述膜过滤系统，进行膜过滤测试，获得所述动态调控数据；
其中，所述动态膜过滤系统为错流过滤系统；
所述错流过滤系统包括：提供进液液体及实现动态的错流进液过程的进液单元，对进液进行错流过滤的、由滤膜形成的膜单元，对过滤后的滤液进行收集的过滤收集单元、及对收集到的滤液的所述定量特征或其相关特征进行测定的测量单元、使未经所述滤膜过滤的液体回流至进液单元的回流单元，和将所述测量单元获得的数据进行记录或处理的处理单元。
根据本发明的一些优选实施方式，所述错流过滤系统在恒定的进液压力和/或错流流速下进行所述膜过滤测试。
根据本发明的一些优选实施方式，所述错流过滤系统中，所述进液压力为1.5-2.5bar。
根据本发明的一些优选实施方式，所述滤膜选自36～42cm2的超滤膜。
根据本发明的一些优选实施方式，所述滤膜的材料选自聚醚砜和/或聚偏氟乙烯。
根据本发明的一些优选实施方式，所述滤膜可截留的分子量为10-50kDa。
根据本发明的一些优选实施方式，所述定量数据的获得通过提取测试实现，所述提取测试包括分离-染色-提取的过程，其中，所述分离为将含有水、混凝剂及所述TEP模拟污染物的样品液进行过滤、分离滤液与被滤膜截留的截留物的过程，所述染色为将提取测试中滤膜过滤得到的截留物进行染色的过程；所述提取为提取出染色后的所述截留物中TEP模拟污染物的某一个或多个定量特征的定量数据的过程。
进一步优选的，所述分离使用的滤膜选自聚碳酸酯膜；和/或该滤膜的膜孔大小为0.01-4μm。
和/或进一步优选的，所述提取通过对所述TEP模拟污染物进行吸光度曲线和/或等效吸光度曲线的测定实现。
根据本发明的一些优选实施方式，所述半定量数据的获得通过显微测试实现，所述显微测试包括直接染色-观测的过程，其中所述直接染色为将染料溶液加入含有混凝剂和所述TEP模拟污染物的混合物中的过程；所述观测为将所述直接染色后获得的TEP模拟污染物放置于显微装置下获得其微观形貌特征的过程。
进一步优选的，所述微观形貌特征选自TEP数量，TEP的体积大小，TEP的形态、密度中的一种或多种。
根据本发明的一些优选实施方式，所述TEP模拟污染物原料选自酸性多糖中的一种或几种，进一步优选的，所述TEP模拟污染物通过海藻酸钠形成。
根据本发明的一些优选实施方式，所述混凝剂选自铝离子混凝剂。
相较于已有方法，本发明的方法，可以定性定量分析评价混凝剂的添加对污染物形态特征的影响机制，从而使污染物形成一定尺寸和特性的TEP，被膜表面截留并形成合适的预滤层，从而防止细小污染物进入膜孔导致严重的不可逆污染，实现膜过滤过程中膜污染的精准防治。
根据一些优选的实施方式，本发明采用了操作更为简单的分离染色法，更好的保证半定量分析对调控TEP形成的准确性，并具有一定的TEP筛选能力，同时也相当于在此过程中提供了一种符合与膜过滤过程相结合的污染物定量评价方法。此外，本发明结合光学显微镜的观察分析污染物的形态特征，也相当于建立了一种评价不同种类混凝剂及其添加量的调控体系，控制污染物的聚合及其在膜表面的沉积，达到防控膜污染的目的。
附图说明
图1为本发明的一种具体实施方式的流程图；
图2为具体实施方式获得的不同铝离子添加量下海藻酸钠的膜过滤渗透通量折线图；
图3为具体实施方式获得的添加铝离子后海藻酸钠在0.1μm下的TEP相对浓度；
图4为具体实施方式获得的不同铝离子浓度下海藻酸钠的TEP形态特征图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明进行详细描述，但需要理解的是，所述实施例和附图仅用于对本发明进行示例性的描述，而并不能对本发明的保护范围构成任何限制。所有包含在本发明的发明宗旨范围内的合理的变换和组合均落入本发明的保护范围。
根据本发明的技术方案，一种具体的基于透明胞外聚合颗粒物(TEP)定性定量测定调控混凝剂添加控制膜污染的实施方式包括如图1所示的流程，更具体，包括以下步骤：
S1.搭建特制膜过滤系统，调控其中各元件工作参数及状态，准备膜过滤测试；
在更具体的一些实施中，所述膜过滤系统包括：提供进液液体及实现进液过程的进液单元，对进液进行过滤的、由滤膜形成的膜单元，对过滤后的滤液进行收集的过滤收集单元，及对收集到的滤液进行包括质量在内的测定的测量单元。
在更具体的一些实施中，所述进液单元与所述膜单元为可实现对进液进行错流过滤的错流膜过滤系统，如进液单元由具体的进液容器、压力控制装置和进液管道形成，其中压力控制装置为可使进液压力恒定的装置，如提供恒定抽水压力的齿轮泵，通过该齿轮泵的压力调节装置如压力表控制其进液压力恒定，如控制进液压力始终为2bar；膜单元选择如在压力控制装置的供压下，可形成错流过滤模式的36-42cm2的超滤膜。
在更具体的一些实施中，所述膜过滤系统还包括回流单元和/或处理单元，其中回流单元可使未经膜过滤的液体回流至进液单元，其具体可使用回流管等实现，处理单元可将测量单元获得的数据进行记录或处理，如过滤收集单元由特定收集容器形成、测量单元由与该收集容器相连的天平形成，则记录单元可进一步选择如与该天平相连的电脑形成，其不仅可记录某一时刻天平测定的滤液的重量，同时可对重量的变化情况进行计算处理。
在更具体的一些实施中，所述膜过滤系统中设置有可透水金属板和防渗水橡胶圈。
在更具体的一些实施中，所述膜过滤系统中膜材料选自聚醚砜或聚偏氟乙烯，截留分子量约为10-50kDa。
更具体的，如在本发明的第一实施例中，所述膜过滤系统的工作过程包括：
进液在齿轮泵的恒定的抽水压力下流入错流过滤系统，利用压力表控制恒定的进水压力为2bar；
进入错流装置的进液部分经膜过滤由特定的容器收集，并通过与天平相连的电脑记录其重量变化；
其余进液通过回流管回流入进液容器。
在更具体的一些实施中，所述进液液体包括超纯水和/或模拟液，所述模拟液可进一步包含如：水、TEP模拟污染物原料和混凝剂。
其中，在更具体的一些实施中，TEP模拟污染物原料可选择包括可实现TEP模拟的酸性多糖中的一种或几种，或更具体的，选择包括海藻酸钠，混凝剂可选择包括铝离子混凝剂中的一种或几种，或更具体的，选择包括氯化铝。在其后的测试中，可通过控制不同的混凝剂添加量模拟改变透明胞外聚合物形成的数量和形态的过程。
在该实施中，配制模拟液时应控制每次的输入和样品的加入顺序，以免产生絮凝凝胶。
优选的，
在模拟液配制完毕后，用磁力搅拌器搅拌2h，确保溶液充分混合。
S2.进行膜过滤测试，获得不同混凝剂浓度条件下的膜过滤物的渗透通量。
在更具体的一些实施中，为获得更准确稳定的测试数据，从天平初始计数开始，计数时长控制在120min-200min之内并保持稳定。
在更具体的一些实施中，为获得更准确稳定的测试数据，可对测试过程和参数进行优化限定，如在本发明的第二实施例中，膜过滤测试包括：
在每次过滤实验运行前，对过滤系统使用超纯水仔细清洗，以确保实验装置工作的可靠性和模拟实验的准确性；
每个样品液体的过滤时间至少为120分钟，并可通过记录单元，根据其在过滤过程中的重量变化、有效膜面积和时间计算出滤液流量。
每个样品液体的过滤试验至少重复3次。
在更具体的一些实施中，所述膜过滤测试为在控制一个或多个膜过滤参数下，改变进液组成实现的，其中膜过滤参数可包括如膜的类型、尺寸、错流过滤时长、进液压力，及对其过滤数据进行统计的周期等，进液组成可包括如进液中所含有的组分类型、不同组分的浓度等；进一步通过以下一些实施例做出示例性展示：
实施例三：
本实施例进液共4L，该进液含有水和海藻酸钠，其中海藻酸钠浓度为50mg/L，溶液配制完毕后，用磁力搅拌器搅拌2h，确保溶液充分混合。采用本发明第一实施例所搭建的错流过滤装置进行膜过滤测试，其中膜单元所配备膜组件为截留分子量为20kDa的聚醚砜超滤膜，错流过滤时长为120min，恒定压力为2bars，与电脑相连的天平每隔15-60s记录重量变化，根据达西定律计算膜阻力。
实施例四：
本实施方案进液共4L，该进液含有水、海藻酸钠和铝离子混凝剂，其中海藻酸钠浓度为50mg/L，铝离子浓度为0.05mM，溶液配制完毕后，用磁力搅拌器搅拌2h，确保溶液充分混合。采用本发明第一实施例所搭建的错流过滤装置进行膜过滤实验。所配备膜组件为截留分子量为20kDa的聚醚砜超滤膜，错流过滤时长为120min，恒定压力为2bars，与电脑相连的天平每隔15-60s记录重量变化，根据达西定律计算膜阻力。
实施例五：
本实施方案进液共4L，该进液含有水、海藻酸钠和铝离子混凝剂，其中海藻酸钠浓度为50mg/L，铝离子浓度为0.1mM，溶液配制完毕后，用磁力搅拌器搅拌2h，确保溶液充分混合。采用本发明第一实施例所搭建的错流过滤装置进行膜过滤实验。所配备膜组件为截留分子量为20kDa的聚醚砜超滤膜，错流过滤时长为120min，恒定压力为2bars，与电脑相连的天平每隔15-60s记录重量变化，根据达西定律计算膜阻力。
实施例六：
本实施方案进液共4L，该进液含有水、海藻酸钠和铝离子混凝剂，其中海藻酸钠浓度为50mg/L，铝离子浓度为0.2mM，溶液配制完毕后，用磁力搅拌器搅拌2h，确保溶液充分混合。采用本发明第一实施例所搭建的错流过滤装置进行膜过滤实验。所配备膜组件为截留分子量为20kDa的聚醚砜超滤膜，错流过滤时长为120min，恒定压力为2bars，与电脑相连的天平每隔15-60s记录重量变化，根据达西定律计算膜阻力。
实施例七：
本实施方案进液共4L，该进液含有水、海藻酸钠和铝离子混凝剂，其中海藻酸钠浓度为50mg/L，铝离子浓度为0.3mM，溶液配制完毕后，用磁力搅拌器搅拌2h，确保溶液充分混合。采用本发明第一实施例所搭建的错流过滤装置进行膜过滤实验。所配备膜组件为截留分子量为20kDa的聚醚砜超滤膜，错流过滤时长为120min，恒定压力为2bars，与电脑相连的天平每隔15-60s记录重量变化，根据达西定律计算膜阻力。
进一步的，根据以上各实施例，可得出如附图2所示的不同铝离子添加量下海藻酸钠的膜过滤通量变化曲线，其中纵轴中J0表示膜过滤装置的初始膜渗透通量，J表示膜过滤装置的120min时测定的膜渗透通量。
S3.进行提取测试，获得不同混凝剂浓度条件下的TEP模拟污染物的定量数据。
在更具体的一些实施中，所述提取测试使用的样品液为所述膜过滤测试中滤膜前端的含有模拟污染物及混凝剂的样品液，即接近滤膜但未通过滤膜过滤的样品液。
在更具体的一些实施中，所述提取测试包括分离-染色-提取的过程，其中，所述分离为将含有混凝剂及模拟污染物的样品液进行过滤、分离滤液与被滤膜截留的截留物过程，优选的，所述分离为加压分离，即在分离过程中存在可提供压力驱动的装置，如使用真空泵进行抽滤；所述染色为将提取测试中滤膜过滤得到的截留物进行染色的过程，其过程中具体可使用一些能使TEP模拟污染物染色的染料，如阿尔新蓝染料；所述提取为获得所述截留物中模拟污染物的定量数据、如其质量、浓度等的过程。
其中，在更具体的一些实施中，所述染色-提取的过程中还包括洗去多余染色剂和/或将含有截留物的滤膜在酸液如H2SO4溶液中进行洗脱的过程。
在更具体的一些实施中，所述提取包括获得截留物中模拟污染物的吸光度曲线，如根据朗伯-比尔定律，在787nm波长处测定含有截留物的滤膜的洗脱液的吸光度，并以黄原胶作为标准物质得到标准曲线。
在更具体的一些实施中，所述提取测试中使用如下的元件或试剂：聚碳酸酯膜、隔膜真空泵、培养皿、阿尔新蓝染色剂、浓硫酸、黄原胶；
在更具体的一些实施中，聚碳酸酯膜的尺寸大小包括但不限于25mm/47mm，膜孔大小包括但不限于0.01μm、0.015μm、0.05μm、0.1μm、0.2μm、1μm、4μm，样品液在测试时的吸取量可控制在1-5mL，阿尔新蓝染色剂添加量及硫酸洗脱液添加量可控制在1-10mL。
进一步通过以下一些实施例做出示例性展示：
实施例八：
(1)将聚碳酸酯滤膜片放置于带有隔膜真空泵的抽滤装置中，用移液枪取一定量的样品溶液加入滤膜上，维持隔膜真空泵恒定抽滤压力抽滤至滤膜上无液体存在，从而将TEP模拟污染物截留在滤膜上并防止其被破坏；
(2)取一定量阿尔新蓝染液加入抽滤装置染色一段时间后，再抽真空滤除多余染液；
(3)将带有污染物的聚碳酸酯滤膜用镊子取出；
(4)将带有染色TEP的滤膜放入培养皿后，加入一定量的H2SO4洗脱液；
(5)洗脱一段时间以后，阿尔新蓝溶解在硫酸溶液中并呈现浅绿色，吸取适量洗脱液于比色皿中，以H2SO4为参比液，在波长787nm下测定其吸光度，并按照黄原胶建立的标准曲线计算出黄原胶等效质量浓度(mg Xep·L-1)，进而测定样品溶液中TEP的浓度。
实施例九：
将直径大小为25mm的聚碳酸酯膜放置于带有隔膜真空泵的抽滤装置中，用移液枪取一定量的样品溶液加入滤膜上，维持隔膜真空泵恒定抽滤压力抽滤至滤膜上无液体存在；取一定量配制好的阿尔新蓝染液加入抽滤装置染色约5s后，再抽真空滤除多余染液；将带有污染物的聚碳酸酯滤膜用镊子取出放入培养皿后，加入一定量的H2SO4洗脱液；洗脱2-5h以后，阿尔新蓝溶解在硫酸溶液中并呈现浅绿色；吸取适量洗脱液于比色皿中，以H2SO4为参比液，在波长787nm下测定其吸光度，并按照黄原胶建立的标准曲线计算出黄原胶等效质量浓度(mg Xep·L-1)，以等效黄原胶浓度(mg Xep·L-1)表征TEP模拟污染物浓度，进而完成对样品溶液中TEP模拟污染物浓度的测定。
经过多次实施，本实施例的方案被证实有着较好的重复度且能分析随着离子浓度改变、尺寸大于0.1μm的TEP的浓度趋势，其测试结果如附图3所示。其中纵轴表示等效黄原胶浓度(mg Xep·L-1)，用来表征模拟TEP污染物浓度。
结果表明：在混凝剂中铝离子浓度为0.05mM时尺寸大于0.1μm的TEP的生成量最多；在混凝剂中铝离子浓度为0.2mM，0.3mM时尺寸大于0.1μm的TEP的生成量相对较少。
S4.进行显微测试，获得不同混凝剂浓度条件下的TEP模拟污染物的形貌特征。
在更具体的一些实施中，所述显微测试使用的样品液为将TEP模拟污染物、染色剂及混凝剂混合配制得到样品液。
在更具体的一些实施中，所述显微测试包括染色-观测的过程，其中所述染色为将可使TEP模拟污染物染色的染料如阿尔新蓝染料加入样品液的过程；所述观测为将染色获得的TEP模拟污染物放置于显微装置如光学显微镜下进行形貌特征观测的过程。
在更具体的一些实施中，光学显微镜倍率选择5X、10X、15X、20X、25X、40X中的一种或几种，在该具体实施下，每种倍率获得的显微图像应至少为3张。
其中，在更具体的一些实施中，选择质量浓度为0.02％的染料溶液如阿尔新蓝染料溶液与样品液的混合质量比为1:1。
在更具体的一些实施中，所述形貌特征包括：TEP数量，TEP的体积大小，TEP的形态、密度等中的一种或多种。
在更具体的一些实施中，在同一混凝剂浓度条件下的多组TEP模拟污染物的显微图像中随机选择任一显微图像，以该显微图像获得的形貌特征作为该混凝剂浓度下TEP模拟污染物的形貌特征数据。
在更具体的一些实施中，染色时间控制在5-10s，确保无色透明的TEP会被染成蓝色。
进一步通过以下一些实施例做出示例性展示：
实施例十：
为了区分TEP，将混合均匀的样品溶液与阿尔新蓝溶液按1:1的比例混合，样品溶液中含有海藻酸钠及铝离子混凝剂，其中海藻酸钠浓度为50mg/L，铝离子浓度为0.05mM。一段时间后，无色透明的TEP会被染成蓝色。将染色后的样品直接放置在光学显微镜下观察，每个样品在不同放大率下选取合适的图像记录。在这个测试中，每个样本随机取图像确定代表性结果。
实施例十一：
将混合均匀的样品溶液与阿尔新蓝溶液按1:1的比例混合，样品溶液中含有海藻酸钠及铝离子混凝剂，其中海藻酸钠浓度为50mg/L，铝离子浓度为0.2mM。一段时间后，无色透明的TEP会被染成蓝色。将染色后的样品直接放置在光学显微镜下观察，每个样品在不同放大率下选取合适的图像记录。在这个测试中，每个样本随机取图像确定代表性结果。
实施例十二：
将混合均匀的样品溶液与阿尔新蓝溶液按1:1的比例混合，样品溶液中含有海藻酸钠及铝离子混凝剂，其中海藻酸钠浓度为50mg/L，铝离子浓度为0.3mM。一段时间后，无色透明的TEP会被染成蓝色。将染色后的样品直接放置在光学显微镜下观察，每个样品在不同放大率下选取合适的图像记录。在这个测试中，每个样本随机取图像确定代表性结果。
根据上述实施例得到的染色后显微图像如附图4所示。
结果表明：在铝离子浓度为0.05mM时海藻酸钠形成的TEP体积较大、数目较少，在过滤过程中容易在膜表面较为紧实的堆积，造成较为严重的膜污染状况；在铝离子浓度为0.2mM，0.3mM时海藻酸钠形成的TEP体积较小，数目较多，在膜过滤过程中相互堆叠形成疏松多孔状的滤饼层，有一定的透水性并具有一定的过滤性能，因此在铝离子浓度为0.2mM，0.3mM时膜污染程度较小。
S5.根据膜过滤运行状况，结合S3、S4中所得对应结果建立一种基于透明胞外聚合颗粒物定性定量测定调控混凝剂添加控制膜污染的方法。
进一步通过以下一些实施例对该步骤做出示例性展示：
实施例十三：
经TEP定量结果可知，在铝离子浓度为0mM时，即多糖不添加混凝剂时，经过滤120min稳定后，模拟多糖污染物具有较低渗透通量；此时海藻酸钠形成的TEP体积较大、数目较少，在过滤过程中容易在膜表面较为紧实的堆积。因此在实际的操作中，若不控制加入的混凝剂，不能达到预期的混凝效果，造成较为严重的膜污染状况。
实施例十四：
经TEP定量结果可知，在铝离子浓度为0.05mM时，即多糖与铝离子浓度的比值约为4.1时，经过滤120min稳定后，模拟多糖污染物具有最低渗透通量；同时，经TEP定性结果可知，在铝离子浓度为0.05mM时海藻酸钠形成的TEP体积较大、数目较少，在过滤过程中容易在膜表面较为紧实的堆积。因此在实际的操作中，若控制加入的混凝剂中铝离子浓度为0.05mM时，混凝剂添加量较小，不能达到预期的混凝效果，造成较为严重的膜污染状况。
实施例十五：
经TEP定量结果可知，在铝离子浓度范围为0.1-0.3mM时，即多糖与铝离子浓度的比值约为0.68-2.05时，经过滤120min稳定后，模拟多糖污染物具有较高渗透通量；同时，经TEP定性结果可知，在铝离子浓度为0.1-0.3mM时海藻酸钠形成的TEP体积较小、数目较多，在过滤过程中容易在膜表面较为松散的堆积。因此在实际的操作中，若控制加入的混凝剂中铝离子浓度范围为0.1-0.3mM时，混凝剂添加量满足混凝效果的要求。
优选的，基于上述的多糖与铝离子浓度的比值范围(约为0.68-2.05)。根据膜过滤数据结果可知，在铝离子浓度为0.2mM时，即多糖与铝离子浓度的比值约为1.03时，模拟多糖污染物具有最高渗透通量，此时若进行混凝剂调控操作更易、更有效实现微量混凝剂控制膜污染。此在实际的操作中，可控制加入的混凝剂中多糖与铝离子浓度的比值约为1.03而不是更低，不仅可得到优异的降污效果，同时有效节约了混凝剂添加的运行成本。
进一步的，对上述各实施方式还可有以下补充：其中涉及的过滤装置具有可选择性，针对不同尺寸大小的TEP模拟污染物，可选取合适的滤径大小，但优选的，所选滤膜的滤径分布应较为集中，单位面积的数目应保持均匀，以清楚地筛选出准确的目标污染物。
针对TEP形成过程中前体物质的不同来源可选用不同定位方式的染色剂进行定量，包括但不限于阿尔新蓝，邻位羟基染色剂等，与之相对应的包括分光光度测量/荧光技术进行定量测定，测定方式为该领域内技术人员使用的常规方案。
根据本发明的实施步骤，为获得基本的混凝剂调控对污染效果的影响的评价，本发明需要包括直接染色、TEP染色观察、和膜过滤实验，在此基础上，可以进一步通过膜阻力分布测定、膜表面形貌表征等手段进行混凝剂调控与评价。
以上实施例仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.基于TEP的混凝剂调控方法，其特征在于：所述调控方法通过混凝剂调控模型获得，所述调控模型基于动态过滤条件下获得的动态调控数据及经第一固定测试获得的定量数据建立，其中，所述动态调控数据包括在所述动态过滤条件下，获得的混凝剂浓度及与其对应的TEP模拟污染物的第一定量特征的值；所述定量数据包括在所述第一固定测试中获得的混凝剂浓度及与其对应的TEP模拟污染物的第二定量特征的值。
2.根据权利要求1所述的调控方法，其特征在于：所述调控模型还基于经第二固定测试获得的半定量数据建立，所述半定量数据包括在所述第二固定测试中获得的混凝剂浓度及与其对应的TEP模拟污染物的定性特征，其中所述定性特征包括TEP模拟污染物的微观形貌特征。
3.根据权利要求1所述的调控方法，其特征在于：所述动态调控数据的获得包括以下过程：
构建动态膜过滤系统；
通过所述膜过滤系统，进行膜过滤测试，获得所述动态调控数据；
其中，所述动态膜过滤系统为错流过滤系统；
所述错流过滤系统包括：提供进液液体及实现动态的错流进液过程的进液单元，对进液进行错流过滤的、由滤膜形成的膜单元，对过滤后的滤液进行收集的过滤收集单元、及对收集到的滤液的所述定量特征或其相关特征进行测定的测量单元、使未经所述滤膜过滤的液体回流至进液单元的回流单元，和将所述测量单元获得的数据进行记录或处理的处理单元。
4.根据权利要求3所述的调控方法，其特征在于：所述错流过滤系统在恒定的进液压力和/或错流流速下进行所述膜过滤测试。
5.根据权利要求4所述的调控方法，其特征在于：所述错流过滤系统中，所述进液压力为1.5-2.5bar，和/或所述滤膜选自36～42cm2的超滤膜。
6.根据权利要求3所述的调控方法，其特征在于：所述滤膜的材料选自聚醚砜和/或聚偏氟乙烯，和/或所述滤膜可截留的分子量为10-50kDa。
7.根据权利要求1所述的调控方法，其特征在于：所述定量数据的获得通过提取测试实现，所述提取测试包括分离-染色-提取的过程，其中，所述分离为将含有水、混凝剂及所述TEP模拟污染物的样品液进行过滤、分离滤液与被滤膜截留的截留物的过程；所述染色为将提取测试中滤膜过滤得到的截留物进行染色的过程；所述提取为提取出染色后的所述截留物中TEP模拟污染物的某一个或多个定量特征的定量数据的过程。
8.根据权利要求2所述的调控方法，其特征在于：所述半定量数据的获得通过显微测试实现，所述显微测试包括直接染色-观测的过程，其中所述直接染色为将染料溶液加入含有混凝剂和所述TEP模拟污染物的混合物中的过程；所述观测为将所述直接染色获得的TEP模拟污染物放置于显微装置下获得其微观形貌特征的过程。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的调控方法，其特征在于：所述TEP模拟污染物的原料选自酸性多糖中的一种或几种，和/或所述混凝剂选自铝离子混凝剂。
10.权利要求1-9中任一项所述的调控方法在控制膜污染上的应用。
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