A／O-MBR工艺及膜性能影响因素研究

A／O-MBR工艺及膜性能影响因素研究

摘要：介绍了国内外MBR的应用现状，分析了膜材料、膜孔径对膜能量及膜污染的影响，阐述了温度对膜过滤性能的影响。与其它工艺相比较，MBR工艺具有较好的应用前景。

关键词：MBR 膜特性膜污染

引言

MBR技术是活性污泥法与膜技术相结合的一种集成技术[1]，在水处理中的应用及其研究正备受人们关注。同时由于膜对难降解大分子有机物和专属功能微生物的截留作用使得MBR处理难降解有机废水的效果明显优于传统工艺。由于膜的分离作用，生物反应器内的活性污泥浓度较传统的生物处理法要高，这就提高了污水的处理效率与出水水质，同时降低了运行过程的能耗。膜生物反应器日益得到重视也正源于此。但膜生物反应器中膜污染以及使用寿命等依然是该技术需要解决的难题。所以对膜性能影响因素的研究仍然是现阶段的一个重点内容。综合来讲，该工艺仍是一种新型高效的很有发展前景的污水处理工艺[2,3]。

1、MBR国内外的应用现状

1.1国外应用现状

目前，越来越多的国家将MBR用于生活污水和工业废水的处理。表1列出了一些发达国家近年来MBR的应用情况。

表1膜生物反应器在国外应用的情况

注: 1)污水处理厂仍在设计建设中；2)原文中单位为人口当量(Population Equivalents，PE)，此处按照1 PE=0.5 m3/d估算。

1.2国内的应用现状

1998年，大连大器公司设计的200 m3/d的中水回用装置就己在大连投入运行；天津清华德人环境公司和天津大学共同研制的MBR已有了一些应用实例。以处理天津某写字楼排放的污水为例，该写字楼的建筑面积约为17000m2, 采用了日处理能力为25m3的装置，设备本体占地3.2m2，投资10余万元，能耗为0.8 kW·h/m3。处理出水可用作冲厕、绿化及洗车等。清华永新双益环保有限公司开发研制的一体化膜生物反应器先后在“北京汇联食品有限公司食品加工废水处理工程（250m3/d）”,“清华大学东区浴池中水回用工程（200m3/d）”中应用，其中“北京汇联食品有限公司食品加工废水处理工程”于2002年4月24日通过北京顺义环保局验收，工程处理后出水水质远远优于《生活杂用水质标准》，无色、无味、清澈、透明，完全达到了《北京市水污染物排放标准—排入地表水体及其

汇水范围的水污染物排放标准》（试行）的二级排放标准，现出水主要用于厂区绿化灌溉等。

2、膜性能影响因素

2.1膜材料和孔径对膜性能的影响

K.H.Choo[4]等在研究中发现，膜的类型对通量变化影响甚微，膜的内部污染是造成通量衰减的重要因素。膜表面张力的分散组分越大，越容易发生粘附污染。通过对聚飒膜、纤维素膜和聚偏氟乙烯膜的污染比较，认为PVDF膜污染趋势最小。膜自身的疏水性和进液组分与膜作用的程度不甚明显，这和Nagaoka H 等关于细菌对不同固体粘附特性比较的结论是一致的。方绪亮[5]等研究了膜材料的亲疏水性对膜通量衰减速率的关系，认为表面形貌越粗糙的膜片其通量衰减越快，化学清洗恢复越困难。膜亲疏水性对于通量衰减影响不是特别明显。疏水性越强，膜初始阶段水通量衰减越快，但由于初始水通量不同，即使有较小的初始通量的膜仍在污染较轻的状况下仍有较大衰减幅度，使得膜材料亲疏水性影响膜通量衰减的结论难以成立。而在膜组件经过长期运行后，膜表面己经被污染物覆盖，亲疏水性更不会影响膜污染的形成。膜材料和膜孔径对污染的影响见图1。

图1 膜材料和膜孔径对膜污染的影响

2.2温度对膜过滤性能的影响

水温对膜的性能也会产生影响。一些MBR小试研究表明：在一定的温度范围与压力条件下，温度每升高1℃，膜通量增加了1%～2%[6]。

图2 温度对膜抽吸压力平均上升速率的影响

张洪林[7]等采用恒定膜通量的运行方式，膜污染可通过膜过滤压差的变化来间接表征。由图2可见，膜污染速率随温度下降呈加速趋势。温度在15℃时膜过滤压差的上升速率为2.23 kPa/d，是35℃时0.83 kPa/d的2.68倍。由此可以认为，温度是影响MBR膜污染的重要因素，在低温条件下，膜污染速率过快会直接影响系统的正常运行、产水能力及出水水质。

3、结论

由于膜生物反应器有膜的强制截留作用，可以在不排泥的情况下长期运行，从而使反应器中污泥浓度最大限度的增长，反应器中的污泥浓度能维持很高。另外，MBR中PVDF膜的作用使出水维持相对的稳定[8]。所以MBR相对于其它生物处理工艺而言，具有很强的抗冲击负荷的能力。

参考文献：

[1]李根锋，吴楠. MBR技术在废水处理回用中的应用[J].环境科技，2010，

23（1）.

[2]Lopez-Ramirez J．A．，Coello Oviedo M．D．，Quiroga Alonso J．M．Comparative studies of reverse osmosis membranes for wastewater reclamation．Desalination，2006，191(1-3)：137-l47.

[3]孙秀云，王连军，田爱军．MBR在污水处理中的应用[J]．污染防治技术，2003，16(4)：39-41．

[4]K．H．Choo，C．H．L．Effect of anaerobic digestion broth composition on membrane permeability [J]．Water Science and Technology，1996．34(9)：173-179．

[5]方绪亮，何义亮，徐培．膜特性对厌氧膜生物反应器膜污染的影响[R]．第一届中国膜科学与技术报告会．2005．

[6]刘锐．一体式膜生物反应器处理洗浴污水[J]．中国给水排水，2001，17(1)：5-8.

[7]张洪林,周磊,陈小刚等．A/O-MBR工艺处理生活污水及膜性能的研究[J]．辽宁石油化工大学学报，2010，30(3)：1-5.

[8]Chang I．S．，Clech P．L．，Jefferson B.and Judd．S．，Membrane fouling in membrane bioreactors for wastewater treatment [J].Environ. Fngrg.2002，128 (11)：1018-1029．