摘要：正滲透膜（FO）是一種低能耗的膜處理工藝，而膜生物反應(yīng)器（MBR）是一種高效的污水處理工藝，其最大的瓶頸就是嚴(yán)重的膜污染問題，將FO應(yīng)用到MBR中，即正滲透膜生物反應(yīng)器。根據(jù)傳統(tǒng)膜生物反應(yīng)器的膜污染特點(diǎn)，研究SMP和EPS的主要組成成分中的糖類物質(zhì)對(duì)膜的污染情況，利用海藻酸鈉模擬糖類物質(zhì)，并根據(jù)生活污水的特點(diǎn)，在海藻酸鈉中加入鈣、鎂離子，研究其在含有不同金屬離子時(shí)膜不同放置方式時(shí)的膜污染情況，將運(yùn)行后的污染膜片剪下做SEM、AFM、FTIR-ATR分析。研究表明，海藻酸鈉加不同金屬離子的膜污染情況不一致，其膜污染大小順序?yàn)樵逅徕c+鈣>藻酸鈉+鈣+鎂>藻酸鈉+鎂，且不同膜放置方式的膜污染不同，活性層面向驅(qū)動(dòng)液的通量較大。

正滲透膜生物反應(yīng)器（OMBR）是集正滲透膜的截留作用和活性污泥的降解作用系統(tǒng)于一身的污水處理系統(tǒng)。OMBR是在2008年首次提出，他指出，OMBR是一種低污染性能的膜生物反應(yīng)器，且正滲透膜生物反應(yīng)器能去除99、以上的有機(jī)物和98、以上的氨氮，具有比傳統(tǒng)MBR更好的污水處理效果。隨后，針對(duì)OMBR的研究越來越多，尤其是南洋理工大學(xué)和耶魯大學(xué)，且主要是針對(duì)膜污染進(jìn)行了研究，最先研究正滲透膜污染的是Cath等，隨后越來越多的學(xué)者對(duì)OMBR的膜污染進(jìn)行了研究，他們指出，OMBR中幾乎沒有膜污染或者所有的膜污染都是可逆的。

鈣離子對(duì)膜生物反應(yīng)器會(huì)產(chǎn)生很嚴(yán)重的污染；當(dāng)原料液中存在0.5mmol/l的Ca2+時(shí)，其平均粘附力為0.66mN/m，是不存在Ca2+時(shí)粘附力的2倍，通量較不存在Ca2+時(shí)下降嚴(yán)重。Zhang等提出，OMBR的膜污染是在生物膜的形成和無機(jī)污染的共同作用下導(dǎo)致的。Lay等指出在污水中加入CaSO4、CaCO3，經(jīng)過73d的運(yùn)行，在膜表面形成了一層凝膠層，經(jīng)分析知凝膠層中含有較多的胞外聚合物（EPS）。

眾所周知，溶解性微生物產(chǎn)物（SMP）和胞外聚合物是導(dǎo)致傳統(tǒng)膜生物反應(yīng)器膜污染的重要因素，而SMP和EPS的主要成分是糖類和蛋白質(zhì)，據(jù)LAY研究指出，正滲透膜生物反應(yīng)器運(yùn)行后的凝膠層中含有大量的EPS，因而可以猜測(cè)EPS對(duì)OMBR也會(huì)產(chǎn)生膜污染。She等利用不同金屬鹽類物質(zhì)作為驅(qū)動(dòng)溶質(zhì)，研究其膜污染情況發(fā)現(xiàn)，鈣鹽的膜污染較嚴(yán)重。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

目前使用較多的正滲透膜為美國HTI公司生產(chǎn)的CTA膜，為非對(duì)稱膜，研究指出，PRO模式，即活性層面向驅(qū)動(dòng)液時(shí)的膜污染較FO模式（活性層面向生物反應(yīng)池）的嚴(yán)重，且隨著有機(jī)物濃度的增高，膜污染加劇。

本文研究SMP和EPS的主要組成成分中的糖類在含有金屬離子鈣和鎂時(shí)的膜污染情況，并考察膜不同放置方式時(shí)的膜通量。

1實(shí)驗(yàn)裝置與方法

1.1實(shí)驗(yàn)裝置

OMBR系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，反應(yīng)器有效體積為1.2l，實(shí)驗(yàn)用膜為美國HTI公司生產(chǎn)的CTA膜，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，該膜為非對(duì)稱膜，由活性層、支撐層和骨架3部分構(gòu)成，厚度小于50μm，實(shí)驗(yàn)所用膜的膜面積為0.01365m2。在正滲透過程中，一個(gè)核心內(nèi)容是驅(qū)動(dòng)溶液的選擇。驅(qū)動(dòng)溶液是具有滲透壓的體系，能夠產(chǎn)生滲透壓差驅(qū)動(dòng)正滲透過程。用做驅(qū)動(dòng)溶液的溶質(zhì)叫做驅(qū)動(dòng)溶質(zhì)，理想的驅(qū)動(dòng)溶質(zhì)應(yīng)該具備以下特征：

（1）在水中應(yīng)該具有較高的溶解度以及較小的分子量，以便能產(chǎn)生較高的滲透壓；

（2）無毒，水中能夠安全存在；

（3）與正滲透膜應(yīng)該具有化學(xué)兼容性，不與膜發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，且不能將膜降解；

（4）能方便且經(jīng)濟(jì)地與透過水進(jìn)行分離并且能夠重復(fù)使用。

詳情請(qǐng)點(diǎn)擊下載附件：正滲透膜生物反應(yīng)器處理糖類廢水