MBR膜污染的防控可行性研究

·63·区域治理环境治理与发展MBR膜污染的防控可行性研究郭宇太原市生活废弃物管理处，山西太原030002摘要：在水处理领域，膜生化应器（MBR）具有高效、出水水质好的特点，在生活污水和工业废水处理中应用规模庞大。但是膜价格昂贵、膜容易堵塞、膜清洗及能耗高等问题，限制了膜生物反应器的广泛使用.其中膜污染是当前限制MBR广泛应用的主要瓶颈，本文重点探讨通过添加药剂、优化运行参数和培养好养颗粒污泥等一系列工艺控制手段，有效防控MBR系统中超滤膜污染的问题。关键词：MBR；堵膜；膜污染当前高污染高负荷的污水处理系统，特别是处理高污染的垃圾渗滤液，均采用膜生化反应器（MBR），通过（MBR）的高效截留作用，使反应器内部维持很高的污泥浓度，提高了系统的处理效率，污泥产量低、占地面积小。目前，在国内外对MBR的研究发展迅速，MBR应用于污水处理和回用的研究日益增多。但是膜价格昂贵、膜容易堵塞、膜清洗及能耗高等问题，限制了膜生物反应器的广泛使用。其中膜污染是当前限制MBR广泛应用的主要瓶颈。因此研究者进行了大量的试验研究寻找有效的膜污染控制方法。本文简要介绍污泥混合液中胞外聚合物(EPS)对膜污染的影响，详细总结改善活性污泥混合液性质的途径，并提出主要的研究方向。一、膜污染定义膜污染是指被过滤料液中的某些组分在膜表面或膜孔中沉积导致膜通量下降的现象，包括膜孔吸附小分子溶质、膜孔被大分子溶质堵塞引起膜过滤阻力增加，膜表面形成滤饼阻力增加，膜表面形成滤饼层增加传质阻力。膜污染后其通量严重下降，过膜压力增大，截留效率下降。膜污染可分为可逆污染和不可逆污染，也可分为生物污染、有机污染和无机污染，生物污染和有机污染都与活性污泥性质有关，如污泥絮体、细菌新陈代谢以及细菌所产生的胞外聚合物[1]。二、污泥混合液EPS对膜污染的影响1固着性EPS的定义有关污泥性质方面的研究报道很多，特别是混合液中固着性EPS浓度对膜污染影响的报道。细菌胞外聚合物(Extracellularpolymericsub．stances，EPS)是来自微生物细胞的高分子物质，分为固着性和溶解性两种。EPS的组成比较复杂，其中主要为多糖和蛋白质，约占EPS总质量的70％-80％，含量较低的腐殖质、核酸、糖醛酸、脂类和氨基酸等也是EPS中常见的物质嘲。近年来，大量研究表明，EPS是优势污染物，微生物通过这些物质相互粘连形成菌胶团，并在过滤过程中显示出较强的压密性，使过滤阻力不断升高，膜污染加剧。2固着性EPS对膜的影响固着性EPS不仅是维持污泥絮体成三维矩阵的主要成分，也是膜生物反应器中主要的污染物。有研究发现了固着性EPS和滤饼层比阻之间有密切关系。Akram等也观察到随着固着性EPS浓度的增高，滤饼层比阻增加，最终导致跨膜压差的增大。Akram等人研究发现，当发生污泥膨胀时，膜的污染更为严重。其原因是丝状菌比菌胶团细菌产生更多的EPS，并且丝状细菌如诺卡氏菌属比正常污泥含有更多的类脂类物质。但是一些研究发现固着性EPS和膜污染之间的关系不大。Rosenberger得出了固着性EPS对污泥可滤性没有影响，而溶解性EPS却对污泥可滤性有重要影响的结论。Yamatotm在研究中发现固着性EPS和膜过滤阻力之间没有明确的关系，以TOC表征的EPS在40d后不断下降，在整个运行过程中碳水化合物表征的EPS较为稳定，没有大的波动，而以蛋白质表征的EPS在44d时增加，和此时过滤阻力的突然增加一致，但是当运行到第120d时，蛋白质含量依然很高，而过滤阻力的增加却不明显。Yamatom将结果的不同归因于与前人实验处理对象水质的不同[2]。三、改变污泥性质对膜污染的控制1通过添加剂改变污泥性质在活性污泥中添加吸附剂或混凝剂能够降低溶解质和胶体浓度或者增加其絮凝能力，从而延缓膜污染。另外，吸附剂或混凝剂的添加还可以防止丝状菌膨胀造成的膜污染。1.1添加粉末活性碳和沸石添加粉末活性炭(PAC)是一种简单的控制膜污染的方法。PAC不仅可以包裹在生物絮体内形成生物活性炭，还可以吸附污泥悬浮液中的SMP。同时，PAC絮体强度大，能够冲刷膜表面，防止颗粒物堆积在表面。通过投加PAC对膜污染的机理进行了研究，发现MBR中投加PAC后，单位VSS的溶解性EPS减少，膜通量增加。AkramandStuckeytl91研究了投加PAC对浸没式厌氧膜生物反应器的影响，当PAC投加量为1.67g/L的时候，因为对胶体和SMP吸附的双重作用，在膜表面形成了很薄的滤饼层，从而使得通量从2L/m3.h增加到了9L/m3.h，但是当投加量为3.4g/L时，膜通量又下降到5L/m3.L。这说明投加量有个最佳值。研究同时发现需要定期的更新PAC来提高MBR的性能，此种方法在实际水处理案例中实用性较小。1.2投加无机混凝剂污泥菌胶团的