90 环 境 污 染 治 理 技 术 与 设 备 第 6卷 如果以膜-生物反应器的长期稳定运行为主要 目标, 可以选取远远小于临界值的膜通量 ( 如工况 1 和 2 。此时膜 生物反应器主要处于膜污染的 第 1 阶段 , 由于膜通量小 , 膜-生物反应器能够在很长的 1 段时间内稳定运行。相应地, 膜的利用率和经济 效益会比 较低。 从本研 究的 试验 结果 看, 虽 然在 第 1阶段 膜污染发展比较慢, 但是一旦进入 第 2 阶段 , 膜污染发展非常迅速, 这一现象对膜 生物反 应器的运行是非常不利的 , 会造成膜的严重污染甚 至膜的损坏 , 因此, 需 要深入研究膜 污染发展的规 律 , 建立能够预测膜污染变化的方法 , 在膜污染进入 第 2阶段 之前进行膜清洗或更换, 保证膜-生物反 应器的正常运行。 如果以提高膜 生物反应器的利用率和经济效 益为主要考虑, 则可以选取接近或等于临界值的膜 通量 (工况 3 和 4。在这种条件下运行膜 生物反 应器, 能够维持稳定运行的时间较之在小膜通量下 运行时短得多, 而且膜污染的速率也相对快。但是 从本研究的结果看, 膜污染进入 第 2 阶段 后不会 出现 TM P 的突然急剧上升 , 膜 生物反应器仍可以 维持数日的正常运行, 这一点要优于在小通量下运 行的情况。为了能够选择接近临界值的膜通量就需 要准确地确定临界通量, 否则膜通量选取过大 , 会造 成膜污染的迅速发生。 过程中膜污染的主要原因是颗粒沉积。 次临界操作下膜污染的 2 阶段 现象主要是由 于膜丝上 点通量 分 布不均 匀造成的。 第 1 阶 段 的膜污染发展速率随膜通 量增大而加快, 这是 由于大分子物质的吸附和膜孔堵塞会随着膜通量的 增大而增大的缘故。随着膜污染的不断加重 , 部分 膜丝的 点通 量 超过临界 通量, 此处出现 颗粒沉 积 , 膜污染进一步加剧, 从而进入 第 2 阶段 。在 膜污染的 第 2 阶段 , 随着颗粒 沉积的加 剧形成 饼层 , 部分膜丝被污泥粘在一起, 导致膜污染急 剧发展 , 直至运行试验的终点。 由于不同 通量下膜污染的发展规律和趋势不 同 , 需要根据膜通量的选择制定不同的运行策略, 以 维持膜 生物反应器的稳定运行。 参考文献 1 俞开昌 分置式气水二相 流膜 生物反 应器膜污染 控制 机理研究 硕士学位论文 清华大学 , 2003 2 F ie ld R. W , W u D , H ow ell J . A , e t al Cr itica l flux con cept for m icro filtration fouling . J . Me m br . Sc.i , 1995, 100 : 259 272 3 Kw on D. Y , V igneswaran S , F ane A. G , e t a . l Experi m ental determ ination of cr itica l flux in cross - flow m icro fil tration. Sep. Pur i. f T echno. l , 2000 , 19: 169 181 4 Cho B. D , Fane A. G. Fou ling transien ts in nom ina lly sub-cr itica l flux operation of a m e mbrane b io reactor . J . Me mbr . Sc.i , 2002, 209 : 391 403 5 O gn ier S , W isn iew ski C , G ras m ick A M e m brane fou ling during constan t flux filtration in m embrane b io reactors . Me mbr . T echno.l , 2002, 7 : 6 10 6 Chang S. , F ane A. G. T he effec t o f fibre dia m eter on filtra tion and flux distribution-relevance to subm erged ho llow fi bre m odu les . J. M e m br . Sc. i , 2001 , 184: 221 231 7 Ca rro ll T. , Booke r N. A. A x ial fea tures in the fou ling o f ho llo w- fibre m e mb ranes. J . Me m br . Sc. i , 2000, 168: 203 212 8 M arsha ll A. D. , M unro P. A. and T r g rdh G. The effect o f pro te in fouling in m icro filtration and u ltrafiltra tion on per m eate flux , pro tein retention and se lec tiv ity : A litera ture rev ie w. Desalination, 1993, 91: 65 108 9 R obertH. D ac is. M odeling o f fouling o f crossflow m icro fil tration m e mb rane . Sepa ration and Pur ification M ethods , 1992, 21( 2: 75 126 10 Chang S. , F ane A. G. , V ignesw aran S. M ode ling and op ti m izing subm erged ho llow fiber m e m brane modu les, A m er ican Institute of Che m ical Eng inee rs A IChE Journa,l 2002, 48( 10 : 2203 2212 5 结 论 研究表明 , 膜通量不同时膜污染的发展特性不 同。在次临界通量下操作时, 膜污染呈现 2 阶段 发展趋势, 而且膜通量越小 第 1 阶段 和 第 2 阶 段 的膜污染发展速率对比越显著。膜通量在临界 通量区内时 , 最初的 20 h 内出现 TM P 的急剧上涨 , 接着膜污染发展仍呈 2 阶段 趋势 , 但趋势不明显。 超临界通量运行时, 从运行试验开始 , 膜污染迅速发 生直至运行终点。 不同膜通量下膜污染发展规律的不同主要是由 于膜污染的原因不同造成的。在临界通量以下运行 时 , 第 1 阶段 膜污染主要由大分子物质的吸附和 膜孔堵塞引起, 第 2 阶段 则由颗粒沉积造成。在 临界通量区内运行时, 由于运行之初膜丝出水端的 点通量 大于临界通量, 在该处会发生颗粒沉积导 致膜污染在短期内迅速上升。膜污染的快速上升期 后膜丝上 点通量 重新分布 , 由于此时有效面积上 的表观通量仍小于临界通量 , 膜污染发展仍遵循次 临界通量操作下的 2 阶段 规律。超临界通量运行