曝气冲刷对膜生物反应器膜污染的控制机理研究进展

膜污染是膜生物反应器(MBR)进一步推广应用的瓶颈问题。曝气冲刷是一种操作简单、无二次污染的MBR膜污染控制技术,但在缓解膜污染的同时也显著增加了系统的运行能耗。优化曝气能耗需深入理解膜污染控制的流体力学机理和生物化学机理。重点综述了曝气冲刷通过剪切力去除膜表面污垢的作用机理,以及曝气冲刷影响污泥混合液的作用机理。在综述的基础上展望了未来研究的发展方向。

曝气强度与回流比对UCT-MBR工艺运行效能 与膜污染的影响

采用UCT-MBR工艺处理合成市政污水，考查不同曝气强度与回流比的运行条件对该工艺在营养物去除效能及膜污染方面的影响。研究结果表明：曝气强度与回流比的变化对该工艺在COD （chemical oxygen demand, COD）及NH4＋-N去除效能影响不大，平均去除率分别保持在89.4%和99.7%，出水质量浓度维持在31.8和0.2 mg/L左右；在进水ρ（COD）/ρ（N）/ρ（P）为49.1/8.3/1.0的条件下，回流比的增加（r1由200%提高到400%）强化了反硝化除磷的效果，其中在低曝气强度条件（100-125 L/h，ρ（DO）=1-2 mg/L），回流比为400%的条件下, 反硝化除磷菌（denitrifying poly-phosphate accumulating organisms, DPAOs）占聚磷菌（poly-phosphate accumulating organisms, PAOs）的数量比例达到最大值，稳定在50.7%左右；曝气强度的增加 （250-300 L/h，ρ（DO）=2-3 mg/L），对缺氧除磷率（Rano-p）, 总磷（total phosphorus，TP）及总氮（total nitrogen, TN） 的去除效能均具有一定的抑制作用，分别由93.0%，92.6%和79.6%降至78.0%，77.0%及70.0%，且发现出水中TN与TP的含量及TN与TP的去除率具有一定的正相关性（ =0.636 0； =0.678 6）。此外，曝气强度的增加虽然使得结合型胞外聚合物（bound extracellular polymeric substances，Bound-EPSs）的含量增加，但气水两相流的刮刷作用明显地降低了滤饼层的污染阻力；增大回流比（r1由200%提高到400%）可增加对污泥的剪切作用，导致污泥粒径的减小及溶解性微生物代谢产物（soluble microbial productions, SMPs）的增加，是导致膜孔内部阻力增加的主要原因；红外光谱对膜表面污染物质的分析表明曝气强度与回流比的变化并没有造成其组成成分的变化。