生物膜-膜生物反应器废水处理技术进展

3.2粉末活性炭-MBR

粉末活性炭(PAC)是一种多孔性物质，具有巨大的比表面积和发达的内部孔隙，适合微生物的附着、固定和生长，利用其良好的吸附性能和微生物降解作用可有效去除可溶性有机物，同时也能减轻膜的污染，降低膜的阻力。在MBR中投加适量的活性炭，可吸附去除微小的生物絮凝体和胞外聚合物、微细胶体、溶解性有机物等，同时微生物在活性炭表面附着生长，培养一段时间后，在反应器内可形成吸附和生物降解能力更强的生物活性炭(BAC)，它集吸附、有机物的生物降解和膜分离技术为一体，简洁、高效。

裴亮等[16]用PAC-MBR工艺处理焦化废水时取得了较好的效果，COD、NH3-N的去除率分别大于86.8%和98%，出水浊度在10NTU以下。Tsai等[17]研究指出，投加PAC在MBR中可以吸附去除诸如苯酚、对硝基酚以及甲苯等对微生物群有毒害作用的生物性化合物，在稳态操作条件下，对3种污染物的去除率达99.9%。

李绍峰等[18]曾研究PAC对混合液的特性和膜污染的影响，结果表明，PAC能降低MBR污泥混合液黏度，增大了污泥絮体粒径，从而减缓了泥饼层的形成并使泥饼层结构疏松、透水性好，延长了膜组件清洗周期。G.Munz等[19]用PAC-MBR处理制革废水，结果表明，与不投加PAC的MBR相比，投加1.5g/L的PAC，经过膜的过滤后，出水水质更加稳定，膜的污染得到缓解，污染的膜经过碱或者酸清洗后，膜的通量恢复率也得到提高。罗虹等[20]研究表明，在MBR中投加粉末活性炭具有改善泥水混合液的性质和膜表面泥饼层结构的作用，从而减小了膜的过滤阻力，减缓了膜通量的下降。

虽然在MBR中投加PAC具有以上优点，但是PAC的投加量对MBR的膜污染影响较大，曹效鑫等[21]研究了投加粉末活性炭对一体式膜生物反应器膜污染的影响。结果表明，适量投加PAC可以改善污泥混合液膜过滤性能，提高临界通量，但是投加过量会引起负面作用，这是因为PAC本身是一种颗粒物质，同污泥颗粒类似，对膜存在一定程度的污染。ZhaoYing等[22]运用平行实验研究PAC的投加量对MBR的膜污染的影响，实验表明，PAC的投加量在0.75g/L时，能够有效地减小由EPS引起的膜污染。

近年来一些学者也开始关注PAC-MBR组合工艺的一些特殊变形工艺，YeMaosheng等[23]利用PAC作预涂剂，涤纶布作为支撑膜组件组成预涂动态膜生物反应器处理城市废水，将预涂动态膜的厚度控制在0.3mm时，取得了很好的污染物质去除率，膜污染也得到了减轻，而且只通过简单的刷洗就使膜通量得到恢复。

PAC的投加使MBR具有更好优势，特别表现是在一些有毒、有害以及难降解废水的处理，使其应用范围更广泛。但是PAC的投加会使成本有所增加，此外非球形的PAC对膜的损伤问题尚需进一步研究。

3.3移动床-MBR

相比较于常用的载体如蜂窝载体、软性载体、半软性载体及复合载体等固定型载体，悬浮填料比重接近于水，无需固定支架，在池中可随曝气搅拌悬浮于水中并全池均匀流化。移动床-MBR是在传统的MBR基础上发展起来的一种组合新工艺，以附着在悬浮填料表面生长的微生物代替传统MBR中的活性污泥。通常设置隔板将反应器分为移动床区和膜区，防止填料停留堆积在膜组件附近，影响填料的移动，通过曝气使填料在反应器内移动，废水通过填料的吸附作用以及在填料表面生长的微生物的降解作用得到处理净化，然后流进膜区进行分离。

TorOveLeiknes等[24]调查研究移动床-MBR的进展时发现，移动床-MBR的COD去除率在约为85%~90%，对悬浮固体的去除率达100%。杨帅等[25]曾研究移动床MBR的同步硝化反硝化的能力，结果表明，移动床MBR具有良好的有机物降解能力和很好的同步硝化能力，在最佳DO浓度条件下，COD的去除率在90%以上，NH3-N的去除率达100%，总氮的去除率达到60%。李雅杰等[26]利用好氧移动床动态膜生物反应器处理高氨氮、低碳/氮废水，结果表面，该反应器具有良好的处理效果和抗冲击负荷能力。

移动床MBR能在一定程度上提高废水的去除效果，减缓膜的污染，降低膜的阻力，但是能耗有一定增加，而且会在一定程度上损伤膜材料。

3.4好氧颗粒污泥-MBR

好氧颗粒污泥在近年来受到重视，引起了学者们的关注，它具有沉降性能好，而且能在反应器内保持较高的生物量。此法是在MBR中培养出好氧颗粒污泥，代替MBR中的絮状活性污泥处理废水。

张楠等[27]研究了MBR中好氧颗粒污泥的形成及性质，表明颗粒污泥的形成过程中，丝状菌起主要作用，培养成功的好氧颗粒污泥为圆形或者是椭圆形，表面缠绕大量的丝状菌，颗粒的泥径在0.5~3mm之间，最大的可达4mm，含水率在98%左右。

曹雯雯等[28]用好氧颗粒污泥-MBR处理人工模拟焦化废水，结果表明，当反应器的好氧颗粒污泥质量分数为100%时，COD、NH3-N、TP和苯酚的去除率分别为99.17%、95.00%、85.22%和99.90%。ChenRui等[30]用好氧颗粒污泥-MBR处理畜禽废水实验中取得了很好的处理效果，NO3--N、NO2--N的去除率可达90%。Kuo-LingHo等[29]利用好氧颗粒污泥处理含酚废水，研究发现，当酚的浓度高达5000mg/L时，对微生物并没有产生严重的抑制作用，取得了较好的效果。颗粒污泥的形成减少了悬浮污泥的浓度，有利于降低膜的污染，朱振中[31]等研究人工合成模拟废水对好氧颗粒污泥-MBR的运行特性和膜污染时，对比了2种不同形态的污泥(颗粒污泥和絮状污泥)在MBR运行过程中膜通量的变化趋势，发现好氧颗粒污泥可以有效的减缓膜污染，颗粒污泥MBR膜通量的下降速度明显比絮状污泥MBR的下降速度慢很多，且通过空气反冲或用水清洗后，通量的恢复率达99.9%。

好氧颗粒污泥具有良好的沉降性能和较高的生物量，在处理低浓度有机废水时表现出良好的处理效果，而且在脱氮除磷方面比厌氧颗粒污泥有很大的优势。好氧颗粒-MBR有很大的应用潜力，在未来值得受到高度关注和深入研究。但是，好氧颗粒污泥的培养不易，而且对操作条件要求苛刻，污泥容易解体，这也是好氧颗粒污泥MBR应用于实际必须解决的问题。

以上几种生物膜MBR的优缺点以及对膜通量和TMP的影响如表1所示。

4生物膜-膜生物反应器的膜清洗

虽然BMBR能在一定的程度上减缓膜的污染，但是并不能彻底解决膜污染，一定时间后对膜的清洗也是不可避免的。膜的清洗方法有很多种，从污染物的性质和其去除机制看，膜的清洗方法可以分为物理清洗、化学清洗、生物清洗。物理清洗是通过人工或者机械清洗去除膜上的污染物，但频繁的清洗容易造成膜的破坏;化学清洗是用稀酸、稀碱、氧化剂等对膜进行浸泡和清洗;生物清洗是利用酶制剂、微生物制剂、生物表面活性剂等对膜进行清洗的一种方法，同时也是未来膜清洗技术的发展方向之一。不同的清洗方法，清洗效果也不同。而通常将物理和化学清洗结合以提高清洗的效果，如此不但可以恢复膜通量，而且节省化学清洗剂，降低运行费用。

5结论

生物膜-MBR是将生物膜法和膜分离技术相结合的一种新型的工艺。与活性污泥-MBR相比，生物膜-MBR不但有机污染物的去除效果好，而且对一些有毒，难降解的污染物同样有很好的去除率，较强的抗冲击负荷能力，而且降低了反应器的悬浮污泥浓度，减缓了膜污染，降低膜的阻力，受到广大学者的重视。但是生物膜-MBR在运行过程中也有投加填料增加成本，颗粒污泥的培养不易，稳定性差，容易解体等问题，限制了其应用，目前正处于实验研究阶段，其技术经济性能有待进一步的研究。

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