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，膜生物反應(yīng)器(Membrane Bioreactor．簡寫為MBR)就是在這個環(huán)境需求動力下的產(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)無法比較的獨(dú)到優(yōu)勢：出水水質(zhì)良好且穩(wěn)定、處理效率高、占用空間少、操作簡便。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：

       1．濾餅層(cake 1ayer)    主要是水透過膜時，被截留下來的部分活性污泥和膠體物質(zhì)，沒來得及送走就在濾壓差和透過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養(yǎng)物質(zhì)，因而不可避免的會有大量微生物滋生。

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的相互影響、膜本身對生物膜生長的影響、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、膜造價等方面進(jìn)行技術(shù)分析和經(jīng)濟(jì)性評價來確定。

       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。但實驗發(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數(shù)量級。

       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的距離，請關(guān)注環(huán)保小蜜蜂公眾號，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處理焦化廢水的過程中，通過向反應(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問的增長率有不同程度的F降，但存在一個最佳的沸石投加量。

 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)實際采用的膜通量低于臨界膜通量時，膜過濾壓力保持平穩(wěn)且膜污染可逆；反之，膜過濾壓力迅速上升，膜污染的可逆性顯著下降。L．Defiance等[5]對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度污染，更有利于膜的長期穩(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)生紊動水流來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)。

       溫度對膜過濾分離過程也有影響，升高溫度有利子膜分離過程的進(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，否則會破壞微生物的活性(大部分微生物在20～30℃時活性強(qiáng))，并造成能量浪費(fèi)。

       間歇出水就是降低膜污染中常說的松弛法。當(dāng)一體式MBR采用連續(xù)過濾方式出水時，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，在停止抽吸的時間段內(nèi)，上升的氣液兩相流會沖刷膜表面，降低濃差極化的影響，同時沉積在膜表面的污染物也會在氣液兩相流的帶動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、透過液反壓沖洗、振動、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)行錯流MBR水力清洗特性研究表明，在水力清洗時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

       毋庸置疑，MBR是一項具潛力的污(廢)水處理技術(shù)。從工藝流程設(shè)計、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環(huán)節(jié)采取措施對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最終會克服膜污染的問題，成為水污染控制的主要技術(shù)之一。