膜生物反应器膜污染的研究进展
膜生物反应器(Membrance Bioreactor,MBR)是一种新型、优质、高效的污水处理技术,相比其他污水处理技术具有污水处理效率高、负荷高、占地空间小等特点。目前膜生物反应器在城市污水和工业废水处理和回收领域已经有了非常广泛的应用,取得了很好的效果。
90 年代初期,欧洲最早采用MBR 工艺处理工业废水。此后十几年中,MBR 在欧洲、美国、日本、韩国等大量投入使用。中国对MBR 的应用与研究相对较晚,但发展迅速,目前,密云污水处理厂再生水厂、内蒙古金桥污水处理厂、北小河污水处理厂等都采用了MBR 工艺。
对膜生物反应器的研究主要集中在膜污染机理、膜污染控制及新型膜工艺的开发应用上。膜污染会引起膜通量下降,缩短膜的使用寿命,增加膜生物反应器的运行成本,是限制膜生物反应器应用推广的重要因素。本文重点介绍了膜生物反应器膜污染机理及控制方面的研究进展。
1 膜污染定义
国际纯粹和应用化学协会(International Union of Pure and Applied Chemistry,IUPAC)定义的膜污染是指悬浮物或可溶性物质沉积在膜的表面、孔隙和孔隙内壁,造成膜通量降低的过程[1]。在膜污染过程中,当污染物颗粒比膜孔小时,颗粒吸附在膜孔隙内部,从而可能导致膜孔的堵塞;当污染物颗粒比膜孔大时,颗粒吸附在膜的表面,形成一个滤饼层,引起膜通量的下降[2]。
对于膜生物反应器,有以下5 种机制可导致膜污染的发生:(1) 膜对溶液中溶质及胶体的吸附;(2) 污泥絮体在膜表面的沉积;(3) 膜表面滤饼层的形成;(4) 剪切力导致的污染物的分离扩散;(5) 长期运行过程中污染物在组成及性质上发生的变化[3]。由于膜生物反应器中活性污泥的性状复杂多变,膜生物反应器的膜污染过程相对于其他类型的膜装置也更加复杂。
2 膜污染机理研究
影响膜污染的因素,归纳起来可分为三个方面:膜的结构性质、反应器操作条件、处理液微生物性质等。
2.1 膜的结构性质
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