_抑制MBR膜污染强化技术研究

膜生物反应器是一种将膜的高效分离技术与生化反应作用相结合的新型水处理技术，具有处理效率高、污泥停留时间（SRT）长、比负荷率（F/M）低、剩余污泥少等优点，基本上解决了传统活性污泥法所存在的问题。但是在其运行过程中也存在着不可避免的问题膜污染，膜污染已成为限制MBR水处理技术推广应用的主要障碍。近年来，材料科学、生物科学、化工、计算机等相关领域的进步，推动了膜污染控制技术的发展。1膜材料的强化技术聚砜（PSF）、聚丙烯腈（PAN）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚醚酮（PEK）、聚醚砜（PES）等多种特种工程高分子材料制成的膜表面亲水性比较差，被分离物质在疏水表面易产生吸附，易造成膜污染，成为膜技术进一步推广应用的阻碍。因此，只有通过膜材料改性来控制膜与渗透物间的亲和性，才能达到渗透性与选择性的统一。目前，几种最常用的膜材料改性方法有等离子体改性法、表面活性剂改性法、酶改性法、紫外辐照法、高分子合金法和表面化学反应法。改性膜材料的方法很多，可分为化学改性、物理改性和生物改性。1.1膜的化学改性化学改性又有膜材料化学改性和膜表面化学改性等。膜材料化学改性包括材料的共聚、接枝、用化学方法赋予亲水基团等。膜表面化学改性包括含官能团的聚合物薄膜涂覆、等离子体表面聚合改性、界面缩聚等方法。王文才等[1]对溶解在N－甲基吡咯烷酮中的聚偏氟乙烯进行处理引入过氧基团，然后通过热引发接枝聚合亲水性聚乙二醇甲基丙烯酸酯（PEG-MA），再通过相转变法制备具有亲水特性的PVDF分离膜。接枝后的PVDF膜接触角降低到42°，表现出很好的亲水性和抗污染性能。赵翌帆等[2]以电子束辐照为引发手段，采用丙烯酸／苯乙烯磺酸钠AAc/SSS混合单体接枝改性PTFE膜表面。通过一步接枝的方法对PTFE膜表面进行亲水化改性同时引入磺酸基团，显著提高了膜表面的亲水性。Onishi等[3]使用亲水性的聚2甲氧基丙烯酸酯接枝聚丙烯制备的微孔膜，不吸附蛋白质，有效地减缓了吸附性污染的发生。刘建超等[4]对紫外诱导移植法改性聚丙烯膜，发现膜表面的接触角明显下降，说明膜表面亲水性显著增强，并制备了具有多种亲水性和抗菌性的膜。1.2膜的物理改性物理改性分为膜材料的物理改性和膜结构的改性。膜材料的改性即膜材料与其它聚合物实施物理共混，改善膜的亲水性能，也是改善高分子材料性质简单而有效的方法。而膜结构的改性即膜表面的荷电性、膜孔径大小及膜表面粗糙度等。宋来洲等[5]成功的将具有螯合配位作用的DTPA与PVDF共混，制备了PVDF改性分离膜。结果表明，PVDF改性膜的吸附/脱附性能优良，经吸附/脱附4次循环后，其对Cu2+吸附量大于0.026mg·cm-2，脱附率仍超过95%。湛含辉[6]利用无皂乳液聚合法将AA与MMA单体与KH-570分子链上的双键进行聚合，合成双亲性纳米TiO2复合体，用于改性PVDF超滤膜，改性膜通量、截留率可分别达到80mL·cm-2·h-1和抑制MBR膜污染强化技术研究尤朝阳，刘志寅，黄刚华，田英（南京工业大学环境学院，江苏省工业节水减排重点实验室，江苏南京210009）摘要：膜污染是膜生物反应器工艺中普遍存在的问题，是影响稳定运行的关键因素。介绍了国内外控制膜污染强化技术的最新研究进展，包括膜自身性质的改进、污泥混合液特性的改善、膜组件及反应器结构的优化、工艺运行条件的优化、组合工艺的运用及膜清洗技术的发展。关键词：膜生物反应器；膜污染；防治；强化技术中图分类号：TQ028.8文献标识码：A文章编号：1000-3770(2012)02-0006-005收稿日期：2011-07-18基金项目：江苏省环科院重点实验室开放基金（KF2010001）；江苏省建设厅研究基金（JS2008JH05）；江苏省环保厅重点科技示范项目（2009023）；南京工业大学青年教师基金重点项目作者简介：刘志寅（1986－），男，硕士研究生，研究方向为污水处理；E-mail：liuzhiyin0334061@163.com第38卷第2期2012年2月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.38No.2Feb.,2012680%以上。此外，合理设计膜丝的膜孔径、长度、直径及松弛度可以有效地减缓膜污染。Yoon[7]认为膜丝过长的膜组件，曝气产生的气泡在上升过程中易凝结成大气泡，减弱了膜组件上端的清洗效果。卜庆杰[8]的试验表明对于减轻膜污染而言，膜丝长度为0.4m膜组件的临界通量区高于膜丝长度为0.2、0.6、0.7m的膜组件。Choi等[9]比较了聚四氟乙烯（PTFE）、聚碳酸酯径迹蚀刻（PCTE）和聚酯径迹蚀刻（PETE）3种有机膜的过滤性能，结果表明表面粗糙度较高的PTFE膜总过滤阻力最高。1.3膜的生物改性吸附、包埋、共价交联、微束等固定化酶技术的迅速