膜生物反应器运行参数对膜污染的影响

工业用水与废水INDUSTRIALWATER＆WASTEWATERVol．40No．3Jun.，2009膜生物反应器运行参数对膜污染的影响刘小明，熊家晴（西安建筑科技大学环境与市政工程学院，西安710055）作为一种高效的污、废水生物处理工艺，膜生物反应器（MBR）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。但是，运行中不可避免的膜污染导致运行费用增加，因而制约了MBR的大规模应用。因此众多学者纷纷从影响膜污染的不同角度展开针对性的研究。在膜的应用过程中，膜污染是不可避免的。膜污染是指在膜过滤过程中，被分离料液中的溶质分子、胶体粒子和颗粒物在膜表面或膜孔内部吸附或沉积，致使膜孔道变小或堵塞，膜表面形成凝胶层或滤饼层，从而造成膜通量降低或者跨膜压差（TMP）升高的现象［1］。膜污染问题缩短了膜的使用寿命，导致了泵的抽吸水头增大和曝气量的增加，从而造成MBR工艺能耗较高。MBR中影响膜污染的因素众多，大致可分3类：膜材料与膜组件特性、反应器运行、操作条件以及污泥混合液特性。几种因素之间又存在相互作用，使得对膜污染变化的预测变得十分复杂。本文仅从影响MBR的操作条件出发，论述了污泥龄、水力停留时间、曝气强度、膜组件运行通量及其他运行参数的控制对膜污染的影响，以期为反应器的实际运行参数的确定和相关的后续研究提供帮助。1污泥龄和水力停留时间对膜污染的影响从生物动力学的角度出发，人们总是希望污泥龄能够足够长以满足那些世代时间较长菌种的要求同时减少剩余污泥产量，提高污泥浓度，从而缩小反应器的设计容积。而且膜的完全分离也使得反应器在较长的污泥龄下的运行成为可能［2］。膜生物反应器在较低的污泥龄条件下运行时，不仅会增加排泥量，而且会降低膜组件的过滤性，收稿日期：2008-10-10；修回日期：2008-12-30摘要：膜污染是制约膜生物反应器（MBR）推广的关键因素。在MBR的实际运行中，各种运行参数如水力停留时间、污泥停留时间、曝气强度、膜运行通量的选取以及其它外加措施等均对膜污染发展有着重要影响。在综合国内外大量文献的基础上，阐述了膜生物反应器的运行参数与膜污染控制之间的关系。关键词：膜生物反应器；运行参数；影响因素；膜污染中图分类号：X505文献标识码：A文章编号：%1009－2455（2009）03－0012－04InfluenceofoperatingparametersofMBRonmembranefoulingLIUXiao-ming，XIONGJia-qing（SchoolofEnvironmentalandMunicipalEngineering,Xi′anUniversityofArchitectureandTechnology,Xi′an710055,China）Abstract：Membranefoulingisthekeyfactorrestrictingthepopularizationofmembranebioreactor(MBR).DuringtheactualoperationofMBR,theselectionofoperatingparameterssuchas:HRT,SRT,aerationintensity,membranefluxandsomeotherexternalmeasureshassignificantinfluenceonthemembranefouling.TherelationshipbetweenoperatingparametersofMBRandmembranefoulingwaselaboratedbasedonthenumerouspriorliteraturesinChinaandaborad.Keywords：membranebioreactor;operatingparameter;influencingfactor;membranefouling·12·主要原因是随着污泥龄降低，污染物的浓度尤其是可溶性有机产物（SMP）会增加，进而导致膜污染速率增加［3］。ShuangLiang等［4］发现当污泥龄较短时，SMP在反应器内显著积累。他们还发现在不同的污泥龄条件下，即使反应器内SMP浓度有很大不同，构成SMP的分子颗粒的粒径分布却极为相似。而在常规活性污泥工艺中构成SMP的分子颗粒的粒径分布在很大程度上受到污泥龄的影响。ZubairAhmed等［5］利用4组相同的缺氧－厌氧膜生物反应器考察了在不同污泥龄条件下（分别为20、40、60、100d）膜污染以及微生物结构随污泥龄的变化情况，结果表明，当污泥龄为20d时膜污染速率要比污泥龄为60d时高出很多；膜丝