我国动态膜技术在水处理中的研究进展_罗鸿兵

膜技术因其具有可靠的出水水质、简捷方便的操作方式等特点而引起了水处理界的广泛重视，但膜组件价格昂贵以及膜污染造成的通量衰减等问题却严重阻碍了膜技术的推广应用。为解决以上问题，国内外进行了多方面的研究，动态膜（Dynamicmembrane，DM）技术是其中较有特色且效果较好的一种方法。动态膜是指通过预涂剂或活性污泥在膜表面形成的新膜，也称为次生膜（Secondmembrane）[1]。一般来说，pH值、预涂剂浓度、膜基质、错流流速等因素都会对动态膜的形成产生一定的影响。动态膜作为一种超滤和微滤分离膜抗污染技术在20世纪80年代开始有研究报道，随着膜技术的推广应用，近年来动态膜的研究报道增多。动态膜是在一定条件下含有某种固体颗粒悬浮物或胶体的溶液通过过滤介质时，在介质表面形成的具有分离性能的滤饼层或膜。动态膜的研究国外报道较多。从研究的结果来看，动态膜可用于反渗透、渗透汽化、纳滤、超滤和微滤等分离过程，并具有以下优点：制备过程简单，在适当的条件下，循环过滤含固体颗粒悬浮物或胶体的溶液，即可在介质表面形成性能良好的动态膜；膜原料丰富，渗透通量高等[2]。动态膜已不只是一个主要用于超滤、微滤等膜的抗污染改性技术，它已被看成是非常有希望的分离膜。1动态膜的形成机理及性能动态膜根据其形成的方式分为两类：一类是预涂膜，其中又分为使用悬浮液和胶体溶液两种；另一类是原液形成膜，即将所处理的废液作为动态膜制备液来过滤制得。形成动态膜的条件有：可以有效保持动态膜的载体，错流分离方式的组件以保证动态膜的制备和运行，形成膜的悬浮液浓度要保持在l～20g/L，如果这些条件都能满足，动态膜就可以在几分钟内形成，然后系统进入变化缓慢、几乎稳定的状态[3]。固定膜分离研究已有许多报道，而关于动态膜的形成过程，尤其是成膜机理鲜有研究报道。动态膜在提高过滤精度的同时防止了污染物向膜材料表面和内部的扩散，减轻了对膜材料的污染程度；预涂剂的自身颗粒粒径大使得形成的动态膜孔隙率高而可压缩性小，使得动态膜有较强的液相渗透性能，从而延缓操作压力的提高。此外，动态膜还易于从膜材料表面分离，清洗时预涂剂连同所吸附的污染物质及微生物代谢产物一同被洗脱，使得膜通量得到有效的恢复。以陶瓷管为载体的动态膜性能研究应用较多。李俊等人[2]以陶瓷管为载体，对高岭土动态膜的形成及其污水处理性能进行了详细研究，动态膜在形成初期10～13min，膜的形成过程可用标准过滤模型描述，在此期间颗粒堵塞载体膜管孔道，致使渗透液通量急剧减小,之后，膜的形成过程符合滤饼过滤模型，这一阶段颗粒主要在载体膜管内壁面沉积，渗透液通量缓慢下降直至基本稳定。还研究了在陶瓷管载体内壁制成高岭土动态膜及动态膜对城市二级出水的过滤性能、动态膜的清洗和再生方法[4]。在318K和pH8.0条我国动态膜技术在水处理中的研究进展罗鸿兵1，刘晓玲2，罗麟3，梁洁2（1.四川农业大学城乡建设学院，四川都江堰611830；2.四川水利职业技术学院，四川都江堰611830；3.四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室，四川成都610065）摘要:从动态膜的形成机理及性能、动态膜的结构和制备、动态膜的数学模型、动态膜的水力学、动态膜的曝气方式、动态膜的水头差、动态膜清洗和再生等方面阐述了动态膜的研究进展,及其在生活废水、城市污水和部分工业废水处理中的应用。关键词:动态膜;研究进展;应用中图分类号:TQ028.8文献标识码:A文章编号:1000-3770(2008)05-001-06收稿日期：2007-09-13作者简介：罗鸿兵（1975-），男，讲师，博士研究生；主要从事环境科学与工程的教学与科研工作联系电话：13880831759；E-mail：lhongbing@scfc.edu。第34卷第5期2008年5月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.34No.5May,20081DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2008.05.001件下，水合氧化锆-聚丙烯酸动态膜在染料-盐-水三元溶液体系中具有很好的耐用性，通过低压循环水冲洗，膜的各种性能都很容易恢复，这种膜还具有很好的重现性[5]。为解决以陶瓷管为载体的动态膜的污染控制，可用聚乙烯醇(PVA)形成动态膜，膜具有良好的亲水性，能有效防止膜污染，而且具有较好的反冲洗性能。在经过反冲洗之后，其出水通量基本可以完全恢复[6]。利用微网材料加工的动态膜常与生物反应器一起构成动态膜-生物反应器，其过滤性能较好，具有的较强截留能力主要是由附着的凝胶层产生，动态膜对相对分子质量<3×103～>1×105的各个级别的溶解性有机物都有30%～60%的截留率，但过滤的精度并不很高，不能完全截留相对分子质量大于1×105的溶解性有机物[7]。