运行条件对MBR膜污染的影响研究

张玉梅

摘 要：近几十年来， MBR作为高效水处理技术在废水处理领域受到了广泛的重视。但是由于膜污染问题十分严重，限制了其广泛应用。文章在运行条件方面综述了近年来国内外研究人员对MBR膜污染控制所做的研究，为今后膜污染控制提供参考。

关键词：MBR；膜污染；运行参数；控制

1 引言

MBR巧妙融合生物处理和膜分离技术，是一种新型高效的污水处理工艺[1]。但膜污染问题突出，成为该工艺大规模应用的瓶颈。

2 膜污染的形成原因

①合液特性包括：PH、浊度、黏度、污泥浓度、有机物分子量大小及含量、胶体物质、EPS、SMP、有机负荷等等及其他们之间的相互作用。

②膜自身特性：膜孔径、膜填充密度、膜材料亲（疏）水性、膜材料带电性、粗糙度、膜的形状等等性质都能够在膜污染的形成过程中产生影响。

③反应器运行条件：在MBR工艺中，针对不同的污染物性质采取不同的运行条件均会产生不同程度的膜污染。其中包括曝气强度、HRT、SRT、出水方式、曝气方式、膜通量等都是非常重要的操作参数。这些参数对微生物的代谢情况和生物群落结构有着显著的影响，是决定膜污染的重要因素。

3 运行条件对膜污染的研究

下面综合碳源、有机负荷、DO、曝停比、HRT和SRT、出水方式和膜通量对膜污染的研究做一个总结。

McAdam等[2]证实乙酸作为碳源絮体稳定性差，产生小颗粒多，而乙醇强化污泥絮体结构且絮体具有较好的抗剪切能力。李国兵等证实厌氧-兼性-好氧MBR工艺采用高有机负荷会促进胞外高分子底物的增长，从而可能造成MBR通量下降，而降低有机负荷能够抑制胞外高分子底物的增长，从而减轻膜污染[3]。

曝气能为微生物提供DO，也是气液两相流的根本，适度的曝气可以破坏膜面浓差极化现象，缓减滤饼层形成与凝胶层的析出。唐吴晓等[4]用MBR处理造纸废水时证实：当曝气强度为1800L/（m2·h）时能充分实现对膜表面的冲刷，缓解膜污染。应京强等[5]得出较高的曝气量能有效减缓膜污染。可是张传义等[6]发现，当曝气强度增加到一定程度后，膜孔吸附、堵塞和膜面凝胶层阻力成为主要膜阻力且污染速率有所提高，而且Chang等[7]还证实了曝气只对可逆污染起控制作用，对不可逆污染控制效果并不明显。因此MBR操作存在一个经济曝气强度，应根据实际情况调整曝气量。曝停比就是间歇曝气模式，王珂等[8]认为延长间歇时间可以缓解膜污染速率提升系统的总处理水量，但是时间过长，对总处理水量提升有限。随着MBR广泛应用， EPS和SMP都受到很多研究人员的关注，并且HRT和SRT是影响EPS和SMP的主要因素。Broeck等[9]发现在较高的SRT条件下，膜污染速率较低；并且SRT为30和50天时污泥有良好的絮凝能力，而SRT为10天时，污泥絮凝能力严重恶化。Mónica等[10]证实EPS和SMP的浓度随着HRT的减小而增大，推测可能是较短的HRT导致剪切应力和冲刷条件较大；HRT的减小也促进了泥饼层的增长。Wu等通过对间歇运行和持续运行对比得出：最初的污染率只与瞬时通量有关，而与运行方式无关，但是随着试验的进行，间歇运行的膜组件表现出比持续运行的膜组件抗污染率更强的特点[11]。许多研究都证明临界通量的存在，低于临界通量操作，可避免运行初始阶段MBR膜过度污染[12]。

4 结论与展望

任何运行条件都有一个最优的点，探究各种影响因素之间的关联，继续优化运行条件，找到最能够缓解膜污染的方法是膜技术推广的关键。

参考文献

[1]计根良， 郑宏林与周勇， MBR系统运行条件对膜污染影响研究. 水处理技术， 2014（06）： 第90-92页.

[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]李國兵与许强， MBR工艺膜污染影响因素及其减缓措施. 中国科技纵横， 2012（18）： 第27-27页.

[4]唐吴晓， 李卫星与邢卫红， MBR处理造纸废水时膜污染的缓解因素. 膜科学与技术， 2016. 36（2）： 第102-107页.

[5]应京强， 高彦昌与杨永哲， 基于跨膜压差变化特征的膜生物反应器曝气条件的优化. 膜科学与技术， 2014（02）： 第45-50页.

[6]张传义等， 一体式膜-生物反应器经济曝气量的试验研究. 膜科学与技术， 2004（05）： 第11-15页.

[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， 高小波与杨永哲， 曝气强度及间歇方式对SMBR膜阻力变化特征的影响. 水处理技术， 2015（1）： 第112-115页.

[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.