Studies on membrane foulingand prevention of submerged membrane bioreactor

Xiao En-rong, Wu Zhen-bin, Liang Wei

　　(State Key Laboratory of Freshwater Ecology and Biotechnology, Institute of Hydrobiology, The Chinese Academy of Sciences, Wuhan, 430072, China)

　　Abstract: Submerged MBR resolves the high energy-consumption and tends to replace the RMBR.Because of the good removal of SS, COD, N, P, bacteria and virus in wastewater, SMBR has been applied to treat and reuse several kinds of wastewater. Membrane fouling is the first to be resolved because it is the key factor to the steady running of the MBR and affect the life span of the membrane. Membrane fouling is relevant to many factors: the membrane material, the characteristics of sludge, the membrane flux, the on-off time of pump, the flow of aeration, the size of air bubble and the way of output. .Membrane fouling is able to be alleviated by optimizing the configuration of SMBR and operational parameters. The usual membrane cleaning methods include physical cleaning (such as aeration and reverse flushing) and chemical cleaning (such as the in- situ

　　Keywords: Submerged membrane bioreactor; membrane fouling; wastewater treatment; reuse

　　1引言

　　膜生物反应器（Membrane Bioreactor，简写为MBR）是一种将膜分离单元和生物处理单元结合的新型水处理技术，近几十年来得到迅猛发展。膜组件良好的固液分离效果，使MBR 可保持较高的生物量和较长的污泥龄，因此具有较强的生化降解能力。与传统废水生物处理工艺相比，MBR 具有生化效率高、有机负荷高、污泥负荷低、出水水质好、设备占地面积小、便于自动控制和管理等优点。虽然能耗较高、膜成本较高仍是目前限制膜生物反应器工艺发展的两大瓶颈，但是该技术已经在污水回用和难降解有机废水处理领域崭露头角，并在世界范围内许多实际工程中得到了成功地应用[1]。

　　2 SMBR 的特点与发展现状

　　MBR 按膜组件与生物反应器放置位置的不同可分为分置式MBR（Recirculated MBR）和一体式MBR(Submerged MBR)。RMBR（通常认为是第一代MBR），即膜组件置于生物反应器外部，通过泵将反应器中的泥水混合物送到膜分离单元，再经由膜组件分离泥水。RMBR 系统中的循环泵、膜加压泵耗能较大；并且循环泵产生的剪切压力会造成反应器内生物活性降低，使得RMBR 地应用受到一定限制。第二代 MBR（SMBR），即膜组件浸没于生物反应器中，通过底端曝气冲刷膜面，并通过抽吸作用将渗透液移出[2]，解决了第一代MBR 能耗高的问题，其能量消耗比RMBR 少1~2 个数量级[3]；并且具有较强的抗膜污染能力[4]。目前，SMBR 因占地面积少、运行和维护成本低廉而占据了市场较大份额。

　　SMBR 对SS、COD、NH3-N、细菌[5]及病毒[6]都有良好的去除效果，对NO3--N、P 也有一定的去除能力。污水中的SS 基本可以100%去除，COD 的去除率一般在90%以上，氨氮的去除率最高达到99%[7]。SMBR 对COD 的去除作用主要是由微生物完成的，膜自身对有机大分子的吸附、截留分离作用只占一小部分[8]，膜起到一定的强化和稳定系统的作用[9]。在SMBR 中, 膜的完全截留作用以及长的活性污泥停留时间（SRT）使得具有较长生长周期的硝化细菌得以生长并大量繁殖，因此在SMBR 中硝化细菌的浓度比传统的生物处理方法中高；另外由于SMBR 中污泥产量低，其它以氨氮为营养物的异养微生物数量少，使得硝化细菌的竞争对手少[10]，所以SMBR 具有很强的硝化作用[11,12]。但是SMBR 的除磷效果与传统工艺相比并不占优势，迟军等[13]比较了有厌氧段、无厌氧段时SMBR 的除P 效果，结果表明，在有厌氧段时，SMBR 对P 的去除率最高可达71.2%；无厌氧段时，除P 率最高达到31.7%。造成这种差别的主要原因在于设置厌氧段后，在好氧段聚磷菌可过量聚磷，而在厌氧段释P，通过排除厌氧段的剩余污泥达到的除P效果要好于排除好氧段污泥所达到的效果。

　　SMBR 因生化效能好，对污染物的去除效率高，在多种行业污水的处理与回用中均有应用，例如：家庭生活污水[14]、城市污水[15]、垃圾渗滤液[16]、制革废水[17]、洗车废水[18]、医院污水[5]、电镀车间废水[19]、农药废水[20]、中药废水[21]、印染废水[22]、采油污水[23]、食品废水[24]、制药废水[25]、焦化废水[26]、微污染水源水[27]等。在国外SMBR 已经成功应用于许多大型的

[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] 下一页