正滲透膜生物反應(yīng)器原理
正滲透膜是一種低能耗的膜處理工藝,而膜生物反應(yīng)器是一種高效的污水處理工藝,其最大的瓶頸就是嚴(yán)重的膜污染問題,將正滲透膜應(yīng)用到膜生物反應(yīng)器中,即正滲透膜生物反應(yīng)器。
根據(jù)傳統(tǒng)膜生物反應(yīng)器的膜污染特點(diǎn),研究SMP和EPS的主要組成成分中的糖類物質(zhì)對(duì)膜的污染情況,利用海藻酸鈉模擬糖類物質(zhì),并根據(jù)生活污水的特點(diǎn),在海藻酸鈉中加入鈣、鎂離子,研究其在含有不同金屬離子時(shí)膜不同放置方式時(shí)的膜污染情況,將運(yùn)行后的污染膜片剪下做SEM、AFM、FTIR-ATR分析。研究表明,海藻酸鈉加不同金屬離子的膜污染情況不一致,其膜污染大小順序?yàn)樵逅徕c+鈣>藻酸鈉+鈣+鎂>藻酸鈉+鎂,且不同膜放置方式的膜污染不同,活性層面向驅(qū)動(dòng)液的通量較大。
正滲透膜生物反應(yīng)器是集正滲透膜的截留作用和活性污泥的降解作用系統(tǒng)于一身的污水處理系統(tǒng)。正滲透膜生物反應(yīng)器是在2008年首次提出,正滲透膜生物反應(yīng)器是一種低污染性能的膜生物反應(yīng)器,且正滲透膜生物反應(yīng)器能去除99、以上的有機(jī)物和98、以上的氨氮,具有比傳統(tǒng)正滲透膜生物反應(yīng)器更好的污水處理效果。隨后,針對(duì)OMBR的研究越來越多,尤其是南洋理工大學(xué)和耶魯大學(xué),且主要是針對(duì)膜污染進(jìn)行了研究,最先研究正滲透膜污染的是Cath等,隨后越來越多的學(xué)者對(duì)正滲透膜生物反應(yīng)器的膜污染進(jìn)行了研究,他們指出,正滲透膜生物反應(yīng)器中幾乎沒有膜污染或者所有的膜污染都是可逆的。
鈣離子對(duì)膜生物反應(yīng)器會(huì)產(chǎn)生很嚴(yán)重的污染;當(dāng)原料液中存在0.5mmol/l的Ca2+時(shí),其平均粘附力為0.66mN/m,是不存在Ca2+時(shí)粘附力的2倍,通量較不存在Ca2+時(shí)下降嚴(yán)重。Zhang等提出,OMBR的膜污染是在生物膜的形成和無機(jī)污染的共同作用下導(dǎo)致的。Lay等指出在污水中加入CaSO4、CaCO3,經(jīng)過73d的運(yùn)行,在膜表面形成了一層凝膠層,經(jīng)分析知凝膠層中含有較多的胞外聚合物(EPS)。
眾所周知,溶解性微生物產(chǎn)物(SMP)和胞外聚合物是導(dǎo)致傳統(tǒng)膜生物反應(yīng)器膜污染的重要因素,而SMP和EPS的主要成分是糖類和蛋白質(zhì),據(jù)LAY研究指出,正滲透膜生物反應(yīng)器運(yùn)行后的凝膠層中含有大量的EPS,因而可以猜測(cè)EPS對(duì)正滲透膜生物反應(yīng)器也會(huì)產(chǎn)生膜污染。She等利用不同金屬鹽類物質(zhì)作為驅(qū)動(dòng)溶質(zhì),研究其膜污染情況發(fā)現(xiàn),鈣鹽的膜污染較嚴(yán)重。