超滤(UF)工艺的发展为饮用水处理提供了一个新的发展方向。但膜污染控制仍然是UF技术应用中的瓶颈问题。其中生物污染对膜的破坏性最为严重,其污染也最难控制。磁性离子交换树脂(MIEX)作为水处理中常用的吸附材料,与膜组合工艺被不少研究者所关注。本课题研究对比了单独UF、MIEX-UF分体式和MIEX-UF 一体式三种工艺,系统考察了多周期运行工况下对不可逆污染的控制效果以及控制机理上的差异。本试验以水体中常见的铜绿假单胞菌作为代表菌种,研究去除EPS的活细菌、未去除EPS的活细菌以及死细菌对超滤过程的膜生物污染,进行三种工艺超滤实验,研究MIEX对于减缓膜生物污染的控制效果。利用激光共聚焦显微镜(CLSM)观察细菌、蛋白质和多糖在膜表面的累计情况。在此基础上对MIEX-UF一体式组合工艺控制膜生物污染机理进行了深入系统的解析。在单独UF过程中,根据单周期运行时间,得出死细菌菌液造成的膜生物污染最严重,其次是未去除EPS的活细菌,较轻的是去除EPS的活细菌。细菌死亡后会释放大量的胞内聚合物,其中包括一些腐殖质、各种聚糖脂以及其他微生物的代谢产物,而这些物质导致在膜表面形成一层具备微生物生存条件的生物膜,从而造成严重的膜生物污染。考察MIEX对膜生物污染的控制效果,结果表明MIEX的投加明显提高工艺运行时间,对于去除EPS的活细菌、未去除EPS的活细菌和死细菌三种不同的污染物,MIEX-UF膜过滤时间较单独UF分别延长了 38.1%、80.0%、181.8%,MIEX-UF 一体式工艺较单独UF工艺能明显减缓膜生物污染。在MIEX去除细菌的过程中,EPS及细菌分泌的胞内聚合物起重要作用。MIEX对死细菌的去除率最大为42.51%,其次是未去除EPS的活细菌为39.26%,对去除EPS的活细菌去除率最低为26.58%。EPS的荷电性影响MIEX对细菌的去除。这是由于细菌分泌的物质中有大量的蛋白质和多糖,蛋白质带负电率先吸附到树脂表面,是增大细菌与树脂间的作用力。考察不同Zeta电位的菌液与最大去除率之间的关系,得出随着电负性的增加,MIEX对细菌的去除效率也在增加。MIEX是阴离子型交换树脂,溶液的电负性越大,越容易与MIEX上的Cl-发生离子交换而被去除。对于三种菌液,MIEX控制膜生物污染中贡献最大的都是M1EX颗粒在膜表面形成动态膜,分别占膜生物污染控制总贡献比例的63%、58%和45%。MIEX-UF 一体式工艺运行过程中,通过微观界面作用力分析,"MIEX-污染物">"PVDF-污染物"界面作用力使得MIEX与有机物间更强的亲和力致使有机物穿过MIEX颗粒动态膜时会被MIEX优先捕获,从而减少到达膜面及膜孔的微生物和EPS的量,有效的缓解膜生物污染。