膜生物反應器膜污染的研究進展
膜生物反應器(Membrance Bioreactor,MBR)是一種新型、優質、高效的污水處理技術,相比其他污水處理技術具有污水處理效率高、負荷高、占地空間小等特點。目前膜生物反應器在城市污水和工業廢水處理和回收領域已經有了非常廣泛的應用,取得了很好的效果。
90 年代初期,歐洲最早采用MBR 工藝處理工業廢水。此后十幾年中,MBR 在歐洲、美國、日本、韓國等大量投入使用。中國對MBR 的應用與研究相對較晚,但發展迅速,目前,密云污水處理廠再生水廠、內蒙古金橋污水處理廠、北小河污水處理廠等都采用了MBR 工藝。
對膜生物反應器的研究主要集中在膜污染機理、膜污染控制及新型膜工藝的開發應用上。膜污染會引起膜通量下降,縮短膜的使用壽命,增加膜生物反應器的運行成本,是限制膜生物反應器應用推廣的重要因素。本文重點介紹了膜生物反應器膜污染機理及控制方面的研究進展。
1 膜污染定義
國際純粹和應用化學協會(International Union of Pure and Applied Chemistry,IUPAC)定義的膜污染是指懸浮物或可溶性物質沉積在膜的表面、孔隙和孔隙內壁,造成膜通量降低的過程[1]。在膜污染過程中,當污染物顆粒比膜孔小時,顆粒吸附在膜孔隙內部,從而可能導致膜孔的堵塞;當污染物顆粒比膜孔大時,顆粒吸附在膜的表面,形成一個濾餅層,引起膜通量的下降[2]。
對于膜生物反應器,有以下5 種機制可導致膜污染的發生:(1) 膜對溶液中溶質及膠體的吸附;(2) 污泥絮體在膜表面的沉積;(3) 膜表面濾餅層的形成;(4) 剪切力導致的污染物的分離擴散;(5) 長期運行過程中污染物在組成及性質上發生的變化[3]。由于膜生物反應器中活性污泥的性狀復雜多變,膜生物反應器的膜污染過程相對于其他類型的膜裝置也更加復雜。
2 膜污染機理研究
影響膜污染的因素,歸納起來可分為三個方面:膜的結構性質、反應器操作條件、處理液微生物性質等。
2.1 膜的結構性質
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