隨著現(xiàn)代化工業(yè)的迅猛發(fā)展和城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城市用水量和廢水量不斷增加，造成城市水源水量日益不足，水環(huán)境日趨惡化，水資源危機(jī)日漸嚴(yán)峻。用傳統(tǒng)方法解決水污染已不能適應(yīng)飛速發(fā)展的新形勢(shì)，膜生物反應(yīng)器(Membrane Bioreactor．簡(jiǎn)寫為MBR)就是在這個(gè)環(huán)境需求動(dòng)力下的產(chǎn)物[1]，它融合了生物反應(yīng)器的生物降解和膜的高效分離于一體，具有傳統(tǒng)生化處理技術(shù)無(wú)法比較的獨(dú)到優(yōu)勢(shì)：出水水質(zhì)良好且穩(wěn)定、處理效率高、占用空間少、操作簡(jiǎn)便。但是，膜污染在很大程度上限制了MBR的應(yīng)用。

一．MBR膜污堵染的形成途徑

膜污染的形成途徑主要有三個(gè)：

       1．濾餅層(cake 1ayer)    主要是水透過(guò)膜時(shí)，被截留下來(lái)的部分活性污泥和膠體物質(zhì)，沒(méi)來(lái)得及送走就在濾壓差和透過(guò)水流的作用下堆積在膜表面，形成膜污染。

       2．溶解性有機(jī)物      有機(jī)物的來(lái)源主要是微生物的代謝產(chǎn)物，它可在膜表面形成凝膠層，也可在膜內(nèi)微孔表面被吸附而堵塞孔道，使膜通量下降。

       3．微生物污染    膜面和膜內(nèi)的微孔中有微生物所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，因而不可避免的會(huì)有大量微生物滋生。

二．影響因素

       影響膜污染的主要因素有：膜的性質(zhì)、料液性質(zhì)和膜的運(yùn)行條件等(見圖1)[2]。具體影響膜污染的主要因素有：

       1．膜本身的特性；如膜孔徑及其分布、膜材料、膜結(jié)構(gòu)、膜一溶質(zhì)一溶劑之間的相互作用；

       2．被處理的污水水質(zhì)；特別是水中有機(jī)物的種類和濃度；

       3．操作條件如污泥泥齡、溶解氧濃度、膜面流速、溫度等；

       4．MAR的特征尺寸，高度、曝氣系統(tǒng)布置等；

       5．其他因素如微生物種群之問(wèn)的相互影響、膜本身對(duì)生物膜生長(zhǎng)的影響、細(xì)菌胞外聚合物(EPS)的組成及濃度等。

三．MBR膜污堵的防治措施

1.MBR膜組件的選擇和合理優(yōu)化

       1)膜材料選取：已經(jīng)商品化的膜材料有硝化纖維素(CN)、醋酸纖維素(cA)、cN—cA混合膜、聚乙烯膜(PE)、聚丙烯膜(PP)、聚丙烯氰(PPc)及偏氟乙烯(PVF)等，在選擇膜材料時(shí)應(yīng)從材料的強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、耐污染性能、產(chǎn)水性能、使用壽命、膜造價(jià)等方面進(jìn)行技術(shù)分析和經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)來(lái)確定。

       2)膜孔徑選擇：從理論上講，在確保污染物被截留的情況下，選擇孔徑大的膜可以使水通量提高。但實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，選用較大膜孔徑，反而加速了膜的污染，水通量下降很快。一般膜的切割顆粒尺寸(截留分子量)應(yīng)比要分離的污染物的尺寸小一個(gè)數(shù)量級(jí)。

       3)膜表面改性：考慮到廢水中的污染物和活性污泥是有機(jī)物質(zhì)，為了防止膜污染，應(yīng)降低膜和原水間界面能，因此應(yīng)采用具有優(yōu)良的抗亍弓染特性的親水性膜；另外，膜材料的電荷與溶質(zhì)的電倚相同的膜也較耐污染。

4)膜組件的安裝：為防止膜污染，膜組件在安裝時(shí)應(yīng)合理確定膜組件和曝氣池墻體之間的距離、膜組件和空氣擴(kuò)散管之間的距離以及膜組件和反應(yīng)器液面、空氣護(hù)散器和曝氣池底之問(wèn)的距離，請(qǐng)關(guān)注環(huán)保小蜜蜂公眾號(hào)，以保證在一定曝氣最F獲得較高的液體上升速率，減少污泥層在膜表面的沉積，減緩膜污染。

 2．改善污泥混合液特性

       為了提高生物反應(yīng)器中的污泥濃度，保證處理效率，又能維持較高的膜通量，延緩膜污染，許多研究者進(jìn)行了向MBR中投加填料的試驗(yàn)研究，取得了很好的效果。日前使用較多的填料有粉末活性炭(PAC)、沸石、泡沫填料、多孔柔性懸浮填料、聚酰胺彈性填料、殼聚糖等。例如：李春杰等[3]在SMSBR處理焦化廢水的過(guò)程中，通過(guò)向反應(yīng)器中投加粉末活性炭(PAC)明顯改善了污泥混合液的過(guò)濾性能，顯著提高了膜通量，減輕了膜污染。金玉蘭等[4]發(fā)現(xiàn)在MBR中投加一定最的沸石使膜污染阻力隨時(shí)問(wèn)的增長(zhǎng)率有不同程度的F降，但存在一個(gè)最佳的沸石投加量。

 3.優(yōu)化分離操作條件

       膜通量的選擇足影響膜污染的重要因素，一般認(rèn)為特定的膜存在臨界膜通量，當(dāng)實(shí)際采用的膜通量低于臨界膜通量時(shí)，膜過(guò)濾壓力保持平穩(wěn)且膜污染可逆；反之，膜過(guò)濾壓力迅速上升，膜污染的可逆性顯著下降。L．Defiance等[5]對(duì)恒定膜通量和恒定操作壓力這兩種情況進(jìn)行比較。認(rèn)為采用恒定膜通量的操作方式在運(yùn)行初期能夠避免膜面過(guò)度污染，更有利于膜的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

       曝氣在MBR中除了供氧以外，還利用上升的氣泡產(chǎn)生紊動(dòng)水流來(lái)清洗膜表面和阻止污泥聚集，因此所需曝氣量較高，一般氣水比為(30：1)～(100：1)。

       溫度對(duì)膜過(guò)濾分離過(guò)程也有影響，升高溫度有利子膜分離過(guò)程的進(jìn)行。有研究表明，溫度每升高l℃可引起膜通量增加2％，這主要是由于溫度變化引起污泥混合液粘度的變化所致。此外，提高溫度還可以改變膜面上污泥層的厚度和孔徑，從而改變膜的通透性。但是溫度不能太高，否則會(huì)破壞微生物的活性(大部分微生物在20～30℃時(shí)活性強(qiáng))，并造成能量浪費(fèi)。

       間歇出水就是降低膜污染中常說(shuō)的松弛法。當(dāng)一體式MBR采用連續(xù)過(guò)濾方式出水時(shí)，濾餅層和凝膠層不斷加厚，膜污染逐漸加重，而間歇式出水時(shí)，在停止抽吸的時(shí)間段內(nèi)，上升的氣液兩相流會(huì)沖刷膜表面，降低濃差極化的影響，同時(shí)沉積在膜表面的污染物也會(huì)在氣液兩相流的帶動(dòng)下脫離膜表面回到堤水混合液中，從而減輕膜污染的影響。

 4．膜污染后的清洗

       物理清洗是通過(guò)人工或機(jī)械清洗去除膜上的污染物，主要方法有正方向沖洗、變方向清洗、透過(guò)液反壓沖洗、振動(dòng)、排氣沖水法、空氣噴射、水力方法、氣一液脈沖和循環(huán)洗滌等。

       李春杰等[6]采用聚砜、聚丙烯腈共混超濾膜進(jìn)行錯(cuò)流MBR水力清洗特性研究表明，在水力清洗時(shí)采用高膜面流速和低操作壓力有利于膜通量的恢復(fù)。

四．結(jié)束語(yǔ)

       毋庸置疑，MBR是一項(xiàng)具潛力的污(廢)水處理技術(shù)。從工藝流程設(shè)計(jì)、預(yù)處理、膜材料性能、投加填料、設(shè)備操作運(yùn)行以及污染后清洗等各個(gè)環(huán)節(jié)采取措施對(duì)MBR中膜污染進(jìn)行控制，可以使?jié)獠顦O化和膜污染減小到最DI程度。但這些措施都還需要進(jìn)一步改進(jìn)。我相信，MBR最終會(huì)克服膜污染的問(wèn)題，成為水污染控制的主要技術(shù)之一。