MBR膜的污染及其清洗技术研究进展

第21卷第8期清�洗�世�界Vol�21�No�82005年8月CleaningWorldAug�200524�2005年第8期�专论与综述�MBR膜的污染及其清洗技术研究进展葛元新�朱志良(同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海200092)摘�要�针对环境污染控制中广泛应用的膜生物反应器(MBR),阐述了其污染的主要来源和影响因素,重点介绍了膜清洗的几种方法及发展状况,并提出了膜清洗技术的发展方向。关键词�MBR�膜污染�清洗�进展中图分类号�TQ028.8��文献标识码�ASourceofmembranefoulingofMBRanditscleaningtechnologyprogressGEYuanxin,ZHUZhiliang(StateKeyLaboratoryofPollutionControlandResourceReuse,TongjiUniversity,Shangha,i200092)Abstract�Focusonthemembranebioreactor,MBR,whichhasawideapplicationinthefieldofpol�lutioncontro,lthepossiblesourcesandinfluencingfactorsofmembranefoulingofMBRwerereviewed.Somecleaningmethodsofmembraneandtheirdevelopmentwereintroduced.Thedevelopmenttenden�cyofmembranepollutioncontrolanditscleaningtechnologywerepointedou.tKeywords�MBR;membranefouling;cleaning;development��膜技术的迅速发展已经对众多领域带来了革命性的影响,膜生物反应器(membranebioreactor,MBR)作为一种高效废水生物处理工艺,融合了传统的生物处理技术的生物降解功能和膜分离技术的高效分离功能,具有对污染物去除效率高、出水水质稳定、操作管理方便、占地面积少等显著优势,应用前景十分广阔[1,2]。但是,膜污染却会导致运行费用增加,因而大大制约了MBR的大规模应用[3]。所以,研究膜污染的原因,寻求消除膜污染、快速恢复膜比通量的高效清洗方法,成了推广MBR技术的关键所在。本文综述了MBR膜污染的来源和清洗方法,并展望了膜污染控制及清洗技术的前景,以期为控制MBR膜污染及其清洗技术的发展提供帮助。�1�膜污染��狭义的膜污染,是指处理物料中的微粒、胶体粒收稿日期:2005-06-13基金项目:国家自然科学基金(50478103);科技部小城镇科技发展重大项目(2003BA808A17)作者简介:葛元新(1971-),男,河南博爱县人,工程师,在读博士研究生,主要研究方向为水处理。�第21卷清�洗�世�界�25���2005年第8期25�子或溶质大分子有机物等,由于与膜发生物理化学相互作用或机械作用,而在膜表面和膜孔内吸附、沉淀,造成膜孔径变小或堵塞,使水通透膜的阻力增大,妨碍了膜面上的溶解和扩散,导致膜通量不可逆下降的现象[4],即为国际纯粹与应用化学协会(IUPAC)定义的膜污染[5]。广义的膜污染还包括由于可逆的浓差极化而导致的凝胶层的形成[6]。以上各种定义中的污染因素的共同作用造成了膜技术运行过程中膜通量的下降。1.1�膜污染的来源MBR中的膜组件根据材料不同,可分为无机陶瓷膜和有机高分子膜等,有机高分子膜又分为聚砜膜(PS)、聚醚砜膜(PES)、硝化纤维素膜(CN)、醋酸纤维膜(CA)、硝化纤维素-醋酸纤维混合膜(CN-CA)、聚乙烯膜(PE)、聚丙烯纤维膜(PP)、聚丙烯腈纤维膜(PAN)和聚偏氟乙烯膜(PVDF)等。对于各种材料的膜组件,膜污染一般来源于滤饼层、溶解性有机物质和微生物污染3个方面[7]。1.1.1�滤饼层滤饼层主要是指水透过膜时被截留下来的部分活性污泥和胶体物质,在滤压差和透过水流的作用下堆积在膜表面而形成的膜面污染。其中有无机污染物,也有有机污染物。无机污染物主要是钙、镁、硅、铁等的碳酸盐、硫酸盐和硅酸盐的结垢物,最常见的是CaCO3和CaSO4。有机污染物主要是蛋白质、絮凝剂、天然高分子等有机胶体和容易在膜表面附着的溶解性有机物,它们在氢键、色散力和憎水作用下被吸附在膜上[8]。滤饼层是一种可逆污染,一般可以通过水力清洗等定期清洗消除污染,快速恢复部分膜通量。1.1.2�溶解性有机物质溶解性有机物是MBR膜在抽吸过程中出现浓差极化现象的重要原因之一,反应器污水中自身的溶解性高分子有机物、大分子的微生物可溶性代谢产物都容易通过浓差极化作用而在膜表