膜污染机制及其控制技术研究的新进展

环境污染与防治第36卷第9期2014年9月膜污染机制及其控制技术研究的新进展*薛勇刚。官嵩。戴晓虎吴冰刘旭军(1．污染控制与资源化研究国家重点实验室，同济大学环境科学与工程学院，上海200092；2．同济大学苏州研究院，江苏苏州215100)摘要膜污染问题一直是阻碍其发展的限制因素。近年来国际上关于膜污染的研究出现了一些新的变化，对膜污染物的研究深入到更加细化的分类，而且许多新的微观信号检测技术被引入到膜污染机制研究上，在膜污染控制方面取得了一些新的进展。关键词膜污染污染机制污染控制NewprogressinmembranefoalingmechanismanditscontroltechniqueXUEYonggang。GUANSong，DAIXiao一^“，【，Bing，LIUXujun．(1．StateKeyLaboratoryofPollutionControlandResourceReuse，CollegeofEnvi—ronmentalScienceandEngineering，TongJiUniversity，Shanghai200092；2．SuzhouInstituteofTongJiUniversity，SuzhouJiangsu215100)Abstract：Membranefoulinghasalwaysbeenthelimitingfactorthathindersitsapplication．Inrecentyears，anumberofnewchangesemergedonresearchesofmembranefoulinginternationally．MoredetailedclassificationwasusedtOdiscussmembranefouling．AndmanynewmicrosignalmonitoringtechnologieswereusedtOinvestigatemem—hranefoulingmechanism，inaddition，newprogresseswerealsogained011membranefoulingcontroltechniques．Keywords：membranefouling；foulingmechanism；foulingcontrol随着全球水资源短缺问题的日益凸显，传统的废水处理和回用技术亟需改进，膜处理以其相对于传统处理手段的优势而备受重视。但是，膜污染问题一直是限制其扩大化应用的主要因素。膜污染是指在膜过滤过程中，污水中的微粒、胶体粒子或溶质分子与膜发生物理化学作用，或因为浓差极化使某些溶质在膜表面超过其溶解度及机械作用而引起在膜表面或膜孔内吸附、沉积，造成膜孔径变小或堵塞，使膜透过流量与分离特性发生变化，导致膜通量急剧下降。尽管通过清洗能恢复膜通量，但清洗达到一定次数后，膜通量的恢复效果就会下降甚至失效，此时就需要更换新膜，频繁的清洗和更换新膜都会导致处理成本的增加。因此，控制膜污染成为目前的研究重点。1常见膜污染物种类及污染情况膜污染的形成源于过滤液中的污染物，这些污染物种类繁多、性质各异，是造成膜污染的关键因素，因此膜污染的研究首先从污染物出发。近年来，许多研究者从不同角度对过滤液中污染物进行分类以探究其成分及其相互作用对膜污染的影响。1．1无机颗粒对膜污染的影响膜污染物按性质可以分为有机物和无机物两大类。研究认为，蛋白质、多糖类、腐殖质类等大分子有机物是引起膜污染的主要物质，对有机物的研究也日趋完善。近年来，越来越多的研究表明，无机物对膜污染的影响不可忽视，研究者开始把目光放在无机物上。MO等发现高浓度钠离子的存在，可使污泥絮体尺寸减小，而钙离子能与有机物结构中的羟基发生络合，它们都导致了污泥混合液污染性增强。SARA等I2]研究表明，镁离子浓度对膜污染的影响正好与钙离子相反，呈负相关性。JERMANN等]从无机颗粒与有机物相互作用的角度对膜污染进行了研究，发现溶液中的有机物对无机颗粒有一定的吸附作用，该吸附作用会导致膜污染的加剧，而钙离子的出现会抑制这一过程，这说明有机物对无机颗粒的吸附作用会导致无机颗粒和有机物的协同污染效应，而钙离子对无机颗粒的扰动作用则产生拮抗污染效应。综合以上研究发现，无机颗粒除了能通过堵塞膜孔及形成滤饼层的方式造成膜污染外，它们常常还可以通过与有机物发生相互作用对膜污染第一作者：薛勇刚，男，1982年生，博士研究生，研究方向为污水污泥资源化利用技术通讯作者。*国家“863计划”项目(No．2012AA03A605)；苏州市科技基础设施建设计划项目(No．SZSD20l1l1)。·74·薛勇刚等膜污染机制及其控制技术研究的新进展造成影响。1．2不同分子尺寸的有机物对膜污染的影响尽管无机物能