運行條件對MBR膜污染的影響研究

張玉梅

摘 要：近幾十年來， MBR作為高效水處理技術在廢水處理領域受到了廣泛的重視。但是由于膜污染問題十分嚴重，限制了其廣泛應用。文章在運行條件方面綜述了近年來國內外研究人員對MBR膜污染控制所做的研究，為今后膜污染控制提供參考。

關鍵詞：MBR；膜污染；運行參數；控制

1 引言

MBR巧妙融合生物處理和膜分離技術，是一種新型高效的污水處理工藝[1]。但膜污染問題突出，成為該工藝大規模應用的瓶頸。

2 膜污染的形成原因

①合液特性包括：PH、濁度、黏度、污泥濃度、有機物分子量大小及含量、膠體物質、EPS、SMP、有機負荷等等及其他們之間的相互作用。

②膜自身特性：膜孔徑、膜填充密度、膜材料親（疏）水性、膜材料帶電性、粗糙度、膜的形狀等等性質都能夠在膜污染的形成過程中產生影響。

③反應器運行條件：在MBR工藝中，針對不同的污染物性質采取不同的運行條件均會產生不同程度的膜污染。其中包括曝氣強度、HRT、SRT、出水方式、曝氣方式、膜通量等都是非常重要的操作參數。這些參數對微生物的代謝情況和生物群落結構有著顯著的影響，是決定膜污染的重要因素。

3 運行條件對膜污染的研究

下面綜合碳源、有機負荷、DO、曝停比、HRT和SRT、出水方式和膜通量對膜污染的研究做一個總結。

McAdam等[2]證實乙酸作為碳源絮體穩定性差，產生小顆粒多，而乙醇強化污泥絮體結構且絮體具有較好的抗剪切能力。李國兵等證實厭氧-兼性-好氧MBR工藝采用高有機負荷會促進胞外高分子底物的增長，從而可能造成MBR通量下降，而降低有機負荷能夠抑制胞外高分子底物的增長，從而減輕膜污染[3]。

曝氣能為微生物提供DO，也是氣液兩相流的根本，適度的曝氣可以破壞膜面濃差極化現象，緩減濾餅層形成與凝膠層的析出。唐吳曉等[4]用MBR處理造紙廢水時證實：當曝氣強度為1800L/（m2·h）時能充分實現對膜表面的沖刷，緩解膜污染。應京強等[5]得出較高的曝氣量能有效減緩膜污染。可是張傳義等[6]發現，當曝氣強度增加到一定程度后，膜孔吸附、堵塞和膜面凝膠層阻力成為主要膜阻力且污染速率有所提高，而且Chang等[7]還證實了曝氣只對可逆污染起控制作用，對不可逆污染控制效果并不明顯。因此MBR操作存在一個經濟曝氣強度，應根據實際情況調整曝氣量。曝停比就是間歇曝氣模式，王珂等[8]認為延長間歇時間可以緩解膜污染速率提升系統的總處理水量，但是時間過長，對總處理水量提升有限。隨著MBR廣泛應用， EPS和SMP都受到很多研究人員的關注，并且HRT和SRT是影響EPS和SMP的主要因素。Broeck等[9]發現在較高的SRT條件下，膜污染速率較低；并且SRT為30和50天時污泥有良好的絮凝能力，而SRT為10天時，污泥絮凝能力嚴重惡化。Mónica等[10]證實EPS和SMP的濃度隨著HRT的減小而增大，推測可能是較短的HRT導致剪切應力和沖刷條件較大；HRT的減小也促進了泥餅層的增長。Wu等通過對間歇運行和持續運行對比得出：最初的污染率只與瞬時通量有關，而與運行方式無關，但是隨著試驗的進行，間歇運行的膜組件表現出比持續運行的膜組件抗污染率更強的特點[11]。許多研究都證明臨界通量的存在，低于臨界通量操作，可避免運行初始階段MBR膜過度污染[12]。

4 結論與展望

任何運行條件都有一個最優的點，探究各種影響因素之間的關聯，繼續優化運行條件，找到最能夠緩解膜污染的方法是膜技術推廣的關鍵。

參考文獻

[1]計根良， 鄭宏林與周勇， MBR系統運行條件對膜污染影響研究. 水處理技術， 2014（06）： 第90-92頁.

[2]McAdam， E.J.， et al.， Influence of substrate on fouling in anoxic immersed membrane bioreactors. Water Research， 2007. 41（17）： p. 3859-3867.

[3]李國兵與許強， MBR工藝膜污染影響因素及其減緩措施. 中國科技縱橫， 2012（18）： 第27-27頁.

[4]唐吳曉， 李衛星與邢衛紅， MBR處理造紙廢水時膜污染的緩解因素. 膜科學與技術， 2016. 36（2）： 第102-107頁.

[5]應京強， 高彥昌與楊永哲， 基于跨膜壓差變化特征的膜生物反應器曝氣條件的優化. 膜科學與技術， 2014（02）： 第45-50頁.

[6]張傳義等， 一體式膜-生物反應器經濟曝氣量的試驗研究. 膜科學與技術， 2004（05）： 第11-15頁.

[7]Chang， S. and A.G. Fane， Characteristics of microfiltration of suspensions with inter‐fiber two‐phase flow. Journal of Chemical Technology & Biotechnology， 2000. 75（7）： p. 533-540.

[8]王珂， 高小波與楊永哲， 曝氣強度及間歇方式對SMBR膜阻力變化特征的影響. 水處理技術， 2015（1）： 第112-115頁.

[9]Broeck， R.V.D.， et al.， The influence of solids retention time on activated sludge bioflocculation and membrane fouling in a membrane bioreactor （MBR）. Journal of Membrane Science， 2012. s 401–402（10）： p. 48-55.

[10]Salazar-Peláez， M.L.， J.M. Morgan-Sagastume and A. Noyola， Influence of hydraulic retention time on fouling in a UASB coupled with an external ultrafiltration membrane treating synthetic municipal wastewater. Desalination， 2011. 277（1）： p. 164-170.

[11]Wu， J.， et al.， Effects of relaxation and backwashing conditions on fouling in membrane bioreactor. Journal of Membrane Science， 2008. 324（1–2）： p. 26-32.

[12]Pollice， A.， et al.， Sub-critical flux fouling in membrane bioreactors — a review of recent literature. Desalination， 2005. 174（3）： p. 221-230.