曝气对膜生物反应器中膜污染的影响

1.1.2气泡特性

混合液中气泡特性同样改变着膜表面的流体动力学性能。YAMANOI等［7］研究了在平板膜生物反应器中膜间距和气泡大小对膜表面剪切力的影响，发现相比于小气泡，无定形的大气泡更容易在膜间形成较大的剪切力。

王栋等［8］讨论了平板膜生物反应器膜间距与曝气气泡形态对膜污染形成的影响，结果表明在相同比曝气量下，膜间距为4mm时，膜污染程度最轻，气泡形状为球帽形，气泡扭曲变形程度和单个气泡冲刷面积最大，球帽形气泡对于控制膜污染有积极的影响，见图2。

1.1.3曝气模式

曝气模式主要包括曝气装置的形式、布气形式以及曝气系统运行方式等。魏鹏等［9］比较了自由曝气和活塞流曝气方式对平板膜MBR膜组件表面流体力学特性的影响，发现在相同曝气强度下，相比于自由曝气，可控制的活塞流曝气可以获得更佳的压力变化效果。

曝气频率0.33Hz，曝气量2.5L/min的活塞流曝气的压力系数变化幅度要大于5.0L/min的自由曝气。罗南等［10］则用数值模拟的方法分析导流及布气方式对MBR内部流场的影响，发现将曝气管设置于膜元件的正下方得到的膜表面剪切力要优于设置在膜元件间隔区域的情况。

1.2反应器混合液特性

曝气过程不仅直接改变膜生物反应器中混合液的流动特征，影响膜组件表面剪切力的大小，同时也会改变混合液的物理化学特性，间接地反馈到系统膜污染特性上来。

1.2.1EPS和SMP胞外

聚合物（EPS）和溶解性微生物产物（SMP）是2类最为常见的膜污染物，它们主要由蛋白质和多糖类物质组成。近几十年来，国内外学者对EPS和SMP的产生途径、污染机理和控制方法进行了大量的实验和工程研究，其中也包含了曝气作用对体系中EPS和SMP的影响。

刘阳等［11］研究了不同曝气强度下MBR中活性污泥和膜污染特性的变化，发现曝气强度主要影响EPS中外层（LB-EPS）的变化，LB-EPS和蛋白质类LB在整个实验过程中与膜污染速率成正相关，蛋白质是膜污染的主要污染物。

欧阳科等［12］同样比较了曝气量对膜生物反应器污泥特性和膜污染的影响，分别使用了150，200和300L/h的曝气量，结果表明，随着曝气量的增加，混合液中溶解性微生物产物（SMP）的浓度发生了显著升高，其中的成分（蛋白质/多糖）也随曝气量增加而增加，表明膜污染以SMP污染为主。

MENNITI等［13］比较了2套MBR系统在不同曝气强度下EPS的产生情况，其中一套装置的曝气量为另一套的3倍，结果发现曝气量的增加对MBR系统中的EPS和SMP没有直接的影响。因此不同条件下曝气过程对EPS和SMP的影响机制是有差异的，只能根据具体的实验参数针对性分析。

1.2.2污泥粒径

污泥粒径是影响膜孔堵塞、污染物在膜表面附着的另一项重要参数。曝气过程对污泥的粒径分布有显著影响，高曝气量虽然有助于污染物从膜表面去除，但常常会导致污泥絮体大量解体，形成易造成严重膜污染的小颗粒。

张海丰等［14］搭建了500和100L/h2套膜生物反应器以研究曝气量对污泥特性的影响，结果表明500和100L/h的反应器中污泥絮体的平均颗粒粒径分别为57和74.3μm，高曝气量下细小颗粒明显增多，增加了膜孔堵塞的概率，从而减少了膜的有效过滤面积，加快了膜污染过程的发生。

进一步分析发现，高曝气量下小颗粒的增多主要原因为过高的水力剪切作用。然而高小波等［15］则发现曝气强度分别为3和1.5m3/(m2˙h）的条件下，MBR处理石化废水的过程中高曝气量减少了混合液中0~2μm的小颗粒、EPS和SMP，从而降低了膜污染。

延伸阅读：

你知道如何调试与管理MBR膜生物反应器吗

厌氧膜生物反应器AnMBR在废水处理中研究及发展方向

MBR膜生物反应器在生活污水处理中的技术分析

全面认识污水处理MBR处理工艺：结构、膜组件、应用及展望