自生动态膜生物反应器技术的研究进展.pdf

自生动态膜-生物反应器技术的研究进展 薛念涛，孙体昌，赵发，邢家乐，崔志广 北京科技大学土木与环境工程学院，北京 （100083 ） 摘 要：自生动态膜-生物反应器（SDMBR ）是一种新颖的处理工艺，处理实际的城市污水 获得了良好的处理效果，而且它的微网基材廉价易得，可大幅降低MBR 工艺的造价。本文 介绍了国内外SDMBR 技术的研究进展，分析讨论了存在问题和前景。 关键词：自生动态膜-生物反应器，进展 膜技术正在水处理领域掀起一场革命，并在诸多领域发挥愈来愈重要的作用[1] 。但是投资 较高和膜污染问题在一定程度上限制了它的推广发展，其中最主要的是膜的费用。动态膜-生物 反应器（DMBR ）是一种新颖的处理工艺，处理实际的城市污水获得了良好的处理效果，而且它 的基材廉价易得，可大幅降低MBR 工艺的造价；过滤阻力很小，可以在低至几毫米的水位差的 [2] 驱动下自流出水 。 1. 动态膜的概念与分类 动态膜的概念是1965 年由Oak Ridge Laboratories 的Marcinkowsky 和他的合作者们共同提 出的。过滤含有无机物或有机物的溶液，使它通过多孔支撑体就形成了动态膜[3] 。Spence 和 Thomas 建议使用“原位形成膜” （formed-in-place membrane, FIP membrane ）来更准确地描述动态 [4] 膜的概念 。 动态膜可分为预涂 (pre-coated) 和自生 (self-forming) 两种基本类型。前者是一种或多种特 定组分的溶液流过多孔支撑体的表面形成的[5]。前景最好的是水合氧化锆（Ⅳ）/聚丙烯酸组成的 双层膜[5]。后者形成动态膜的物质与被分离的物质一致，是在过滤过程中逐步形成的，见图 0-1 。 图 0-1 自生动态膜形成示意图 [6] 动态膜的优点是高渗透性，容易再生，膜容易去除，可以由多种物质形成动态膜 。 - 1 - 2. 动态膜-生物反应器概述 2.1 动态膜-生物反应器的概念与分类 在MBR 的运行中，膜表面会产生污染层。通常污染层由活性污泥构成的污泥层和由多糖、 蛋白质等胶体和大分子物质组成的凝胶层组成。这层污染层一方面引起了膜通量的下降，而从另 一方面讲，膜表面的凝胶层增强了膜的截留能力。 在上面这种现象的启发下，范彬[7]采用一种0.1µm 筛分孔径的筛绢制成平板型过滤组件，与 生物反应器构成一体式动态膜-生物反应器（SFDMBR），旨在主动利用这种凝胶层的过滤能力 对生物反应器内的混合液进行固液分离，结果取得了很好的处理效果。 参照动态膜的分类方法，动态膜- 生物反应器可以分为“ 自生动态膜- 生物反应器” （self-forming dynamic membrane bioreactor ，简称 SDMBR ）与“预涂动态膜- 生物反应器” （pre-coated membrane bioreactor ）。本文主要讨论前者。 [8] 与传统超滤膜与微滤膜组成的膜生物反应器相比，动态膜-生物反应器有下列突出优点 ： （1）膜的基材廉价易得，可大幅降低MBR 工艺的造价； （2 ）动态膜的过滤阻力很小，因而可以在低至几毫米的水位差的驱动下自流出水，而膜通 量却可以与固定膜的MBR 相媲美，甚至更高； （3 ）动态膜污染容易控制，采取膜下方曝气的方式即能完全恢复动态膜的通量。 3. 自生动态膜-生物反应器的研究现状 3.1 自生动态膜-生物反应器的构成与运行方式 3.1.1 微网材料