摘要

在污水处理和水资源再利用领域，膜生物反应器（Membrane Bio-Reactor，MBR）是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术。按照膜的结构可分为平板膜、管状膜和中空纤维膜等，按膜孔径可划分为超滤膜、微滤膜、纳滤膜、反渗透膜等。膜生物反应器是废水处理的最有效的技术之一，MBR具有出水水质优质稳定、剩余污泥产量少、占地面积小且不受设置场合限制、可去除氨氮及难降解有机物、操作管理方便以及易于实现自动控制等特点。

本文综述了

第一章 影响膜生物反应器膜通量的因素

膜生物反应器（membrane bioreactor，MBR）常处理以城镇污水为主的各种污废水，出水水质良好，然而长期运行时，被膜截留的污染物在膜表面累积，引起膜通量下降（恒压运行）或跨膜压差升高（恒通量运行），产生膜污染问题，阻碍膜技术的进一步发展及推广应用。膜污染机理十分复杂,因为膜污染现象与膜的性质(表面基团的化学组成、亲疏水性、电荷、材料表面水分子状态、表面自由能和表面张力、表面能分量、表面分子运动以及表面粗糙度)、污染物的物理化学性质及其相互作用、分离过程操作条件密切相关.膜表面滤饼层的形成、浓差极化和污染物造成的膜孔径堵塞等是膜污染形成的主要因素。

1.1膜污染

1.1.1 膜污染的定义

膜污染是阻碍膜生物反应器推广的主要因素之一，具体表现为膜孔堵塞，水通量减小，膜表面形成较厚滤饼层等。膜污染后，膜通量相较预期通量会减少60%以上，想要恢复通量，人们需要增加清洗频率，不可逆污染时则需要更换膜组件，这会使膜生物反应器的运行费用上升。溶液中的大分子溶质、胶体粒子甚至微粒由于某些物理或化学变化堵塞在膜孔道和膜表面，形成可逆或不可逆的污染，使膜通量变小。

膜污染根据污染物的种类、污染的机制、污染物位置以及清洗的难易程度进行划分^[1]。从污染机制来看，可以区分为滤饼层和孔堵塞污染；而根据清洗难易程度又可以分为可逆和不可逆污染。由于滤饼层积累导致的可以由水反冲洗或者气水反洗恢复通量的，可以称之为可逆污染；而由于孔堵塞，孔内吸附等复杂反应引起的，通过物理方法难以去除，只能通过化学清洗或者其他方法恢复通量的污染，称它为不可逆污染。而从种类来看，污染又可分为有机污染、无机污染以及微生物污染。溶解性有机物引起的污染可以称为有机污染，微生物代谢产生的胞外聚合物引起的污染称为微生物污染，无机污染则一般是结垢物质引起的^[2]。

到现在为止，造成膜污染的一般可以总结为四个机制：

①膜表面吸附。污泥中的一些胶体物质、污泥絮体等吸附粘粘在膜表面，形成滤饼层；②孔堵塞。粒径小于膜孔径的微粒进入膜的孔隙，并沾黏在空隙内导致孔堵塞；③微生物污染。污泥中的微生物代谢产生的胞外聚合物聚在一起产生凝胶层；④曝气产生的横向剪切力使膜污染扩散分离

1.1.2 膜污染的影响因素

（1）错流速度

错流速度是影响滤饼层的一个重要因素，它能使悬浮物在反应器运行时逆向迁移，增加形成滤饼层的难度。一般来说，提高错流速度能够改善膜反应器的运行性能，提高膜的临界通量。