摘要：根據膜生物反應器中膜污染的降低究幾種類型，分析了膜污染形成的膜生原因，介紹了幾種描述膜污染的物反污染數學模型。從膜本身性質、應器料液性質到操作過程等總結了幾種防止或降低膜污染的中膜方法，提出了曝氣生物濾池與膜過濾組合降低膜污染的降低究工藝。
關鍵詞：生物反應器 膜污染 污水處理
A Study on Reducing Membrane Fouling in Membrane Bioreactors
tract： Causes of formation of membrane fouling are analyzed based on several types of membrane fouling in membrane bioreactors，膜生and a number of mathematical models describing membrane fouling are introduced. Methods to prevent or reduce membrane fouling are summed up in the respects of the nature of membrane itself，物反污染the characteristics of feed liquors.the operating processes，應器etc.，中膜with a process to reduce membrane fouling proposed which combines aeration biological filter tank with membrane filtration.
Keywords：membrane bioreactor；membrane fouling；wastewater treatment
膜生物反應器（MBR）是降低究利用高效分離膜組件取代二沉池與生物處理中的生物單元組合形成一套有機整體的水凈化再生技術。MBR利用膜的膜生截留作用，幾乎能將全部的物反污染污泥及微生物截留下來，使生物單元具有很高的應器污泥濃度，不但提高了其對有機物的中膜去除率，而且使其對氨氮的去除率也明顯增高。MBR還具有占地面積少，出水水質好，運行穩定，操作簡單，易于自動控制等優點，污泥停留時間與水力停留時間分離，克服了活性污泥與自身無法克服的缺點［1］。
要使得MBR真正推廣應用還需要克服膜污染、膜濃差極化、膜堵塞等問題，增加膜通量，延長膜壽命。
1 膜污染的類型
膜污染是由于被處理物料中的微粒、膠體粒子或溶質分子與膜發生物理化學作用，或因濃度極化使某些溶質在膜表面濃度超過其溶解度，以及機械作用而引起的人膜表面或膜孔內吸附、沉積造成膜孔徑變小或堵塞，使膜產生透過流量與分離特性的不可逆變化現象。膜污染直接導致了膜通量下降，膜使用壽命大大縮短。膜污染分為可逆和不可逆膜污染。如濃差極化，可通過物理、化學和生物方法來減輕和改善的一類污染為可逆膜污染；而膜孔堵塞、不合理的料液性質使膜受到腐蝕及膜的自身劣化等稱為不可逆膜污染。從污染物的性質又可分為有機污染，如胞外聚合物、溶解性有機物、蛋白質、脂肪及細微膠體等；無機污染，如中碳酸鹽、硫酸鹽、硅酸鹽、凝膠無機膠體等；生物污染，如簾式中空纖維膜組件，其可視為柔性填料，處理不當，微生物易在其上面吸附生長，形成生物膜，造成水通量下降［2］。
2 膜污染的數學模型
許多人從不同的角度建立了不同的污染數學模型，但在MBR中使用較多的還是用膜阻力系數來表征膜的污染程度。
3 膜污染形成原因
膜污染導致膜通量下降，其形成原因概括起來可分為以下幾種。
3.1 料液的性質
在MBR中泥水混合液的特性直接影響到膜的污染程度和膜的使用壽命，如反應器中的污泥濃度、pH值、泥水混合液的粘度及菌膠團的大小及特性等。
3.2 膜的結構和特性
膜的結構可分為對稱膜和不對稱膜，目前選用較多的是不對稱膜；較早出現的對稱膜組件，兩側是致密的分離層，中間是疏松多孔的支撐層，污染物質可能通過一側致密層，卻可能被另一側的致密層阻擋，造成膜孔道的堵塞，所以一般來講，不對稱的膜組件較對稱的膜組件更具抗污染特性。此外，膜孔徑大小，膜的截割相對分子質量大小［4］，膜的孔徑分布，選用膜的材料的不同等都是影響膜污染程度的重要因素。
3.3 泥水混合液與膜之間的相互作用
3.3.1 靜電作用
對于荷電膜來講，膜材料帶有極性基團，當與泥水混合液接觸后，膜表面荷電，如果泥水混合液中所含的帶電物質與膜所帶的電極性相異則互相吸引，該物質吸附在膜表面使得膜被污染［5］。
3.3.2 溶劑化作用
膜經過改性后，有親水性和疏水性膜之分，親水的膜表面與水形成氫鍵，這種水處于有序結構，當污泥或其它疏水溶質要接近膜表面，必須破壞有序水，這需要能量，不易進行，所以該種膜較疏水膜不易被污染。
3.4 膜操作參數的影響
膜操作參數包括料液流速，操作壓力，溫度，速度，MLSS，污泥停留時間（SRT），水力停留時間（HRT）等。通常，對于分置式MBR來說，提高料液流速，大大提高了泥水混合液對膜表面的剪切力作用，可以降低濃差極化和沉積層的形成，提高水通量［6］。在濃差極化現象不嚴重的情況下，可通過提高操作壓力來提高透水率，但壓力不是越高越好，因為隨著壓力的提高，膜表面凝膠層越易形成，加重膜污染。泥水混合液的粘度也會隨著溫度的提高而下降，可過濾性有很大提高，但是在提高溫度的同時需要考慮經濟效益和微生物的生長需要。對于一體式MBR，量對于降低膜污染也是非常重要的，大的量有利于提高膜表面的沖刷作用，減緩凝膠層的形成。
