袁野，羅玲，陸柳鮮，鐘常明,2

(1.江西理工大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院，江西 贛州 341000；2.江西省礦冶環(huán)境污染控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 贛州 341000)

隨著城市快速發(fā)展，土地資源利用變得日益緊張，傳統(tǒng)污水處理技術(shù)占用大批土地，進(jìn)而限制了城市進(jìn)一步發(fā)展[1]。膜生物反應(yīng)器(MBR)處理技術(shù)具有占地面積小，處理效率高，出水水質(zhì)穩(wěn)定，剩余污泥排放量少等優(yōu)點(diǎn)，逐漸應(yīng)用于各種污水處理站[2]。MBR工藝運(yùn)行過程相對(duì)傳統(tǒng)活性污泥法較簡單，將孔徑為0.1～0.4 μm的超濾膜放入活性污泥池中，活性污泥處理后的污水通過濾膜過濾后，再用泵抽出，把活性污泥池中微生物與有機(jī)大分子截留，省去二沉池[3]。但是MBR工藝存在著膜組件造價(jià)高，壽命短，膜孔易堵塞等缺點(diǎn)，因而限制其進(jìn)一步廣泛應(yīng)用[4]。

造成膜污染的原因主要是由于污泥會(huì)在膜表面形成濾餅層，以及微生物生長繁殖產(chǎn)生的有機(jī)物，在膜表面堆積、堵塞膜孔、降低膜通量。膜污染問題增加了運(yùn)行成本，影響工藝正常運(yùn)行，損壞膜組件，因此解決污染問題對(duì)MBR的應(yīng)用具有重大意義。目前的研究大多是針對(duì)單因素對(duì)膜的污染，沒有綜合考慮各個(gè)因素之間的相互影響。本文對(duì)膜污染問題的影響因素以及前期緩解與最終控制進(jìn)行了闡述，為解決污染問題提供一定理論指導(dǎo)。

1 膜生物反應(yīng)器膜污染形成影響因素

1.1 直接影響因素

造成膜污染直接影響因素主要分為兩類，第一類是污泥性質(zhì)，包括混合液懸浮固體濃度(MLSS)、溶解性有機(jī)物、污泥性狀、微生物群落等；第二類是膜性質(zhì)，包括膜材料、孔徑、親疏水性、表面粗糙等[5-7]。

1.1.1 污泥性質(zhì) 不同的污泥性質(zhì)形成膜污染的機(jī)理也有所區(qū)別[8]，污泥濃度和性狀主要影響濾餅層的形成，造成可逆污染；溶解性有機(jī)物會(huì)在膜表面形成凝膠層，造成不可逆污染；微生物群落導(dǎo)致細(xì)菌在膜表面生長，改變膜性質(zhì)，降低膜通量。

MBR因?yàn)槠涮赜械男再|(zhì)，反應(yīng)器內(nèi)MLSS可達(dá)10 000 mg/L以上，但MLSS對(duì)膜污染的影響尚無定論。有研究表明MLSS增加會(huì)使膜通量降低[9]。但是有些學(xué)者得出不同結(jié)論，Brookes等[10]研究指出高濃度MLSS，膜污染程度不明顯，Lee等[11]則指出MLSS對(duì)膜污染沒有線性關(guān)系。這種現(xiàn)象現(xiàn)有兩種解釋，一是高濃度MLSS會(huì)快速形成濾餅層，雖然會(huì)造成可逆污染，但是也減少了細(xì)小顆粒和膠體堵塞膜孔，而低濃度MLSS無法有效隔離細(xì)小顆粒和膠體，更容易形成不可逆膜污染；二是MLSS單一因素并不是直接影響因素，可能其他影響因素如有機(jī)負(fù)荷等共同影響膜污染。目前，MLSS對(duì)膜污染的影響尚無定論，未來的研究中可以針對(duì)MLSS多因素的影響開展研究。

溶解性有機(jī)物主要指細(xì)菌在生長代謝過程中產(chǎn)生的胞外聚合物(EPS)和溶解性微生物產(chǎn)物(SMP)，是目前廣泛認(rèn)可的造成膜污染的主要物質(zhì)[12]。SMP是細(xì)胞內(nèi)源呼吸或降解外部物質(zhì)產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物或者其他條件下產(chǎn)生的溶解性有機(jī)物，此類物質(zhì)大多是難降解有機(jī)物，因此會(huì)在膜表面堆積，造成污染。Teng等[13]研究不同分子量的SMP在膜表面結(jié)垢現(xiàn)象，膜阻力與分子量大小呈正相關(guān)。這是由于SMP分子量越高，交聯(lián)性越強(qiáng)，容易在膜表面形成凝膠層，由于沒有孔隙，水分需要從凝膠層中抽出，呈現(xiàn)高膜阻力。SMP在膜孔隙內(nèi)的污染也是一種重要的污染形式，因此研究SMP在孔隙內(nèi)污染機(jī)理可以作為未來的一個(gè)研究方向。EPS是細(xì)菌在胞外分泌的網(wǎng)狀聚合物，可在不良環(huán)境中幫助細(xì)菌免受傷害，還可以在細(xì)菌饑餓時(shí)提供能量，維持細(xì)菌生存，同時(shí)EPS與污泥各種性質(zhì)，如吸附性、絮凝性、沉降性等密切相關(guān)[14]。Teng等[15]同樣研究了松散胞外聚合物(LB-EPS)與緊密胞外聚合物(TB-EPS)的膜污染結(jié)垢行為，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種EPS都具有較高的過濾阻力，但LB-EPS具有較高分子量和較強(qiáng)的凝膠能力，因此會(huì)在膜表面形成均勻的凝膠層，具有較高的化學(xué)勢，膜阻力高于TB-EPS。這種解釋較好的說明了溶解性有機(jī)物在膜表面的污染機(jī)理，膜化學(xué)清洗可朝斷裂有機(jī)物化學(xué)鍵，使大分子有機(jī)物分解為小分子有機(jī)物的方向研究。

微生物群落的變化演替使代謝產(chǎn)物發(fā)生改變。在反應(yīng)器運(yùn)行過程中，一些易產(chǎn)EPS的微生物會(huì)慢慢增多，加劇膜污染的形成[16]。還有研究表明，微生物群落豐富度對(duì)膜污染關(guān)系密切，群落豐富度低，少量菌種的數(shù)量多時(shí)膜污染形成緩慢，而群落豐富度高時(shí)，加劇膜污染形成速度[17]。膜生物反應(yīng)器形成的濾餅層，給大部分能夠產(chǎn)生大量EPS的微生物提供了良好的生存環(huán)境，加快了膜污染進(jìn)程[18]。目前生物群落對(duì)膜污染機(jī)理研究較少，沒有準(zhǔn)確說明微生物群落變化與膜污染的因果關(guān)系，在以后的研究中可深入探討。

1.1.2 膜性質(zhì) 在MBR系統(tǒng)中，膜組件是一個(gè)重要組成部分，不同膜性質(zhì)也會(huì)對(duì)反應(yīng)器處理性能和膜污染產(chǎn)生影響，如膜材料、表面粗糙度、膜孔徑等[19]。

不同膜材料對(duì)有機(jī)物親和力有所區(qū)別，從而影響溶解性有機(jī)物在膜表面的富集程度，劉清華等[20]研究了PVDF膜和尼龍膜的污染特性，尼龍膜在高 濃度污染物環(huán)境中抗污染性能高于PVDF膜，且膜污染發(fā)展速度相對(duì)較慢，運(yùn)行周期顯著延長，因此，膜組件可以優(yōu)先考慮尼龍膜。膜表面粗糙程度對(duì)膜污染的影響主要表現(xiàn)在表面平滑的膜使得污染物均勻附著在膜表面，而更加粗糙的膜在突起部分污染物聚積較少，大部分聚積在谷底部分，因此，在膜污染程度相同條件下，突起部分可提供一定的滲透性。Masatoshi Hashino等[21]通過研究齒輪狀中空纖維膜表面粗糙度對(duì)MBR膜污染影響實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明表面平滑與表面突起的中空纖維膜在過濾50 mg/L腐殖質(zhì)的情況下，表面突起的中空纖維膜滲透性相對(duì)較高。Fangshu Qu等[22]研究不同疏水性膜以及不同孔徑膜的膜污染程度，研究指出疏水性強(qiáng)、孔徑小的膜受污染程度嚴(yán)重，同時(shí)孔徑大的膜清洗后膜通量恢復(fù)程度較高。目前對(duì)膜性質(zhì)的研究中，較少有研究在長期運(yùn)行中，不同膜性質(zhì)的不可逆污染規(guī)律，因此在接下來的研究中，可以作為一個(gè)研究方向。

1.2 間接影響因素

間接影響因素指的是通過改變微生物生命活動(dòng)與污泥性質(zhì)，影響膜污染形成，包括進(jìn)水水質(zhì)和運(yùn)行條件。

1.2.1 進(jìn)水水質(zhì) 可生化性差的水質(zhì)會(huì)導(dǎo)致微生物改變自身特性，分泌溶解性有機(jī)物來適應(yīng)外界環(huán)境，也會(huì)改變微生物群落，進(jìn)而造成膜污染[14]。

在微生物最適pH范圍內(nèi)，微生物活性強(qiáng)，生命活動(dòng)穩(wěn)定，生物群落演替緩慢，對(duì)膜污染影響較小。Sanguanpak等[23]研究了進(jìn)水pH在5.5～8.5之間膜污染程度，結(jié)果表明，在極端pH 5.5和8.5時(shí)，膜污染最為嚴(yán)重，同時(shí)研究還表明不可逆污染程度與pH成正相關(guān)。Gao等[24]通過研究pH 8.0,9.1,10.0對(duì)MBR膜污染影響，指出高pH導(dǎo)致污泥絮體破裂，污泥懸浮液中膠體和生物大分子在膜表面聚集，更容易堵塞超濾膜。適宜pH不僅可以減緩膜污染形成，還有利于微生物生命活動(dòng)，進(jìn)而有效凈化水質(zhì)，在實(shí)際污水處理中，可通過預(yù)處理等方式控制進(jìn)水pH降低運(yùn)行成本，緩解膜污染。

有機(jī)負(fù)荷(OLR)指的是污水處理系統(tǒng)單位體機(jī)在單位時(shí)間所能接納的有機(jī)污染量，通過影響微生物生長繁殖間接影響膜污染[25]。當(dāng)OLR增高，混合液懸浮固體濃度(MLSS)較低時(shí)，微生物進(jìn)入對(duì)數(shù)增長期，此時(shí)微生物活性高，污泥松散不易形成菌膠團(tuán)，容易堵塞膜孔隙，形成膜污染[26]。當(dāng)營養(yǎng)物缺乏時(shí)，微生物在短時(shí)間內(nèi)會(huì)消耗溶解性有機(jī)物維持自身生命活動(dòng)，但由于溶解性有機(jī)物時(shí)難降解成分，長時(shí)間缺少營養(yǎng)物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致微生物裂解死亡，造成膜污染。Jinsong Zhang等[27]研究比較了恒定有機(jī)負(fù)荷與可變有機(jī)負(fù)荷條件下膜污染情況，結(jié)果指出恒定有機(jī)負(fù)荷條件下，EPS含量隨運(yùn)行時(shí)間持續(xù)增加，導(dǎo)致膜通量逐漸降低，在變化有機(jī)負(fù)荷條件下，低有機(jī)負(fù)荷時(shí)，微生物會(huì)消耗水中EPS維持自身生長繁殖，在長期運(yùn)行過程中，膜污染程度相對(duì)較小。

進(jìn)水鹽度也是引起膜污染重要因素之一，鹽度過高會(huì)導(dǎo)致微生物脫水死亡，污泥絮體顆粒和密度降低，同時(shí)也會(huì)減少絲狀菌數(shù)量。絲狀菌在活性污泥顆粒中起骨架作用，其數(shù)量減少會(huì)導(dǎo)致污泥絮體細(xì)小，容易造成膜污染。Duksoo Jang等[28]研究表明，在20 g/L鹽度下運(yùn)行20 d，EPS和蛋白質(zhì)含量急劇增加，這是由于微生物在極端條件下，會(huì)分泌EPS維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，進(jìn)而加重膜污染。

1.2.2 運(yùn)行條件對(duì)膜污染的影響 運(yùn)行條件會(huì)影響污泥絮體結(jié)垢、粒徑分布等因素。影響膜污染的運(yùn)行條件主要有污泥停留時(shí)間(SRT)、水力停留時(shí)間(HRT)、曝氣速率等。

較長的SRT可以形成良好的絮凝效果，緩解膜污染的形成，但是過長的SRT可能會(huì)導(dǎo)致污泥老化影響出水水質(zhì)。Yu Tian等[29]研究了30 d SRT與15 d SRT對(duì)污泥絮凝物穩(wěn)定性的影響，結(jié)果表明15 d SRT污泥穩(wěn)定性比30 d SRT穩(wěn)定性更差，15 d SRT反應(yīng)器內(nèi)含有更多的EPS，同時(shí)膜污染更加嚴(yán)重。HRT代表污水與微生物平均反應(yīng)時(shí)間，是反應(yīng)器運(yùn)行一個(gè)重要參數(shù)。Fallah等[30]利用MBR處理含有苯乙烯揮發(fā)性有機(jī)合成廢水時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)HRT從24 h降至18 h時(shí)，MBR出現(xiàn)嚴(yán)重膜污染，此時(shí)反應(yīng)器內(nèi)細(xì)胞代謝產(chǎn)物(SMP)含量增高。曝氣是給微生物提供氧氣的重要手段，同時(shí)可以攪動(dòng)廢水使反應(yīng)器內(nèi)泥水分布均勻，曝氣時(shí)產(chǎn)生的氣泡也可以沖刷膜表面，一定程度上減緩膜污染形成。Lei Ji等[31]研究120，80,40 L/h三種曝氣速率下運(yùn)行170 d的膜污染的變化規(guī)律，研究表明，3種曝氣速率在實(shí)驗(yàn)期間分別需要清洗3次，5次，8次膜組件，所以較高的曝氣速率對(duì)膜污染有一定的緩解作用。但是在高曝氣速率下，污泥絮體被破壞，容易堵塞膜組件。低曝氣速率時(shí)，污泥容易在膜表面堆積形成濾餅層，同時(shí)微生物也會(huì)容易在膜表面生長，造成不可逆污染。

2 膜生物反應(yīng)器減緩膜污染技術(shù)措施

由于膜污染的問題，膜組件的壽命往往比較短，這無疑增加了工藝成本，因此減緩膜污染形成，延長膜組件壽命是MBR研究中非常重要的方向之一，減緩膜污染一般通過改善污泥特性，優(yōu)化操作條件，改善膜組件等。

2.1 優(yōu)化操作條件

良好的操作條件可以給微生物提供良好的生存條件，減少溶解性有機(jī)物的分泌。操作條件要根據(jù)不同水質(zhì)，不同工藝做出靈活調(diào)整，在工程運(yùn)行中，優(yōu)化操作條件是一種較為容易實(shí)施的緩解膜污染方法之一，主要方法是控制SRT、抽停時(shí)間、膜通量等。

MBR一大優(yōu)勢就是可以延長污泥停留時(shí)間，使世代時(shí)間較長的硝化菌、反硝化菌可以在反應(yīng)器內(nèi)充分繁殖，同時(shí)延長SRT使MLSS升高，可以降低微生物分泌的有機(jī)物如SMP，減緩膜污染。有研究表明，SRT與EPS和SMP有較強(qiáng)的相關(guān)性，Amer等[32]利用石英晶體微平衡分散技術(shù) (QCM-D)研究膜表面EPS變化與SRT之間的關(guān)系，研究表明SRT延長，EPS黏性降低、彈性升高、流動(dòng)性變差，膜結(jié)垢增加，同時(shí)研究還表明SRT在10 d左右時(shí)，跨膜壓差(TMP)增長最為緩慢，因此存在一個(gè)最優(yōu)SRT。

MBR采用間歇出水的方式，控制抽停時(shí)間，在暫停出水期間，跨膜壓差消失，在膜表面的濾餅層在曝氣沖刷下脫落，減輕了膜污染。Cerón-Vivas等[33]使用厭氧膜生物反應(yīng)器處理生活污水時(shí)發(fā)現(xiàn)，控制不同的抽停時(shí)間對(duì)反應(yīng)器處理性能影響不大，結(jié)果表明抽4 min ，停抽1 min 膜污染程度最小。但是控制抽停時(shí)間只能一定程度上緩解膜污染，對(duì)于緩解一些不可逆污染效果有限。

膜通量一般分為次臨界通量，臨界通量和超臨界通量，通常情況下，臨界通量以下膜污染速率較慢，污染程度低，在超臨界通量情況下，TMP增長迅速，所以在污水處理中，一般將初始膜通量控制在次臨界通量。但是當(dāng)日處理量較多時(shí)，則需要增加膜組件保證出水量，這無疑增加了成本。

2.2 改善膜組件

膜組件是MBR工藝核心部件，膜孔徑、膜材料、表面電荷和親疏水性都會(huì)影響膜污染。聚偏二氟乙烯(PVDF)是制作超濾膜廣泛使用的膜材料，但是由于其疏水性，實(shí)際應(yīng)用受到了一定的限制，Zhao等[34]使用GO納米材料改性PVDF膜增強(qiáng)其抗污能力，GO納米片顯著提高了復(fù)合膜表面上的親水性含氧基團(tuán)的表面覆蓋率，提高了表面親水性，使其抗EPS污染能力增強(qiáng)，特別是多糖，PVDF/GO復(fù)合膜的運(yùn)行時(shí)間比PVDF膜的運(yùn)行時(shí)間長3倍。Meshram等[35]將海藻鹽裂解酶固定在碳酸纖維素膜上，研究表明在不使用化學(xué)清洗的情況下，膜表面有機(jī)物不粘連，通過反沖洗可去除污垢，這極大降低了運(yùn)行成本，增加了膜使用壽命。但是仍然不能完全避免膜污染，由于酶在極端環(huán)境下容易失活，不能使用化學(xué)清洗，不可逆污染嚴(yán)重時(shí)，只能更換膜組件。改善膜性質(zhì)具有很高的研究前景，作為MBR的核心，良好的膜性質(zhì)可以極大降低運(yùn)行成本，使MBR工藝應(yīng)用廣泛。

2.3 改善污泥特性

良好的污泥特性可以有效減緩膜污染的形成，因此許多學(xué)者針對(duì)如何改善污泥特性做了很多研究。形成膜污染的主要物質(zhì)是濾餅和溶解性有機(jī)物，如何減少濾餅形成和溶解性有機(jī)物在膜表面附著是目前研究熱點(diǎn)。

通過投加活性炭可以吸附EPS，使部分微生物附著在活性炭上而不是膜組件，降低了膜表面微生物豐富度，磁粉的吸附作用與絮凝作用對(duì)減緩膜污染效果不大，但磁場生物效應(yīng)可以改變微生物種群結(jié)構(gòu)，富集一些降解大分子的細(xì)菌，如簡單螺旋形菌屬(Simplicispira)、氨基酸桿菌屬(Aminobacter)等，降低大分子有機(jī)物含量[36]。

顆粒污泥相比于傳統(tǒng)活性污泥具有沉降性良好，結(jié)構(gòu)緊密以及生物相豐富，由于其具有粒徑大，結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)，可有效控制濾餅層形成，但是顆粒污泥膜生物反應(yīng)器形成不可逆污染的程度高于傳統(tǒng)MBR，顆粒污泥很難形成濾餅層，因此一些膠體和有機(jī)顆粒會(huì)堵塞膜孔，造成不可逆污染[37]。

與以上改變微生物生存環(huán)境不同，群體猝滅(QQ)是通過抑制微生物之間群體感應(yīng)(QS)，從而抑制微生物產(chǎn)生EPS來減緩膜污染形成。QS過程是指微生物在生長發(fā)育過程中，向環(huán)境中釋放特定信號(hào)分子，被周圍微生物識(shí)別后，會(huì)激活特定基因表達(dá)，生物膜和EPS合成都與此現(xiàn)象有關(guān)[38]。目前，QQ技術(shù)主要通過抑制信號(hào)分子產(chǎn)生，分解滅活信號(hào)分子，阻礙信號(hào)分子與微生物結(jié)合來實(shí)現(xiàn)，其中分解滅活信號(hào)分子最容易實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)已知多種酶可以分解信號(hào)分子，如脫氨酶、脫羧酶等[39]。群體猝滅不會(huì)影響微生物活性，并且沒有二次污染，但是酶的使用壽命與制作成本高昂等缺點(diǎn)也限制了群體猝滅法的推廣與應(yīng)用，同時(shí)保持酶活性的條件也較難控制，這些方面還有待深入研究。

此外，還有學(xué)者發(fā)現(xiàn)可以通過生物法減緩膜污染，Li等[40]將蠕蟲反應(yīng)器(WR)與A2/O反應(yīng)器結(jié)合，通過蠕蟲捕食污泥微生物與有機(jī)顆粒，降低絮凝物表面粘度，改變微生物群落，緩解膜污染。但是，蠕蟲捕食難以控制，如果控制不當(dāng)，過度捕食會(huì)造成污泥細(xì)小，溶解性有機(jī)物濃度升高導(dǎo)致更嚴(yán)重的膜污染。另外，有研究指出，某些微生物與膜污染形成密切相關(guān)，如紅環(huán)菌目(Rhodocyclales)、噬纖維菌目(Cytophagales)、伯克氏菌目(Burkholderiales)等，這類微生物被稱為EPS生產(chǎn)者[41]。因此可以通過投加噬菌體抑制這類微生物生長，以減緩膜污染[42]。但是由于噬菌體的宿主專一性，在實(shí)際廢水處理中，造成污染的微生物難以與噬菌體相匹配，如何廣泛使用此方法緩解膜污染，還需要進(jìn)一步研究。

3膜生物反應(yīng)器處理膜污染技術(shù)措施

雖然目前在緩解膜污染研究中取得一些成就，但是隨著MBR運(yùn)行時(shí)間延長，膜污染始終不可避免。此時(shí)必須對(duì)膜進(jìn)行清洗，以延長膜壽命。膜清洗方法目前主要有物理清洗、化學(xué)清洗和生物清洗[43]。

3.1 物理清洗

物理清洗最常用有水力沖刷，反沖洗。水利沖刷只能去除膜表面濾餅層，清洗效果有限，反沖洗則需要對(duì)膜組件有較高的抗壓要求[43]，因此很多學(xué)者在研究其他高效的清洗方法，Xue等[44]利用旋轉(zhuǎn)膜組件以實(shí)現(xiàn)膜清洗的效果，研究表明膜組件轉(zhuǎn)速越高，濾餅層表面剪切力越大，清洗效果更好。Sui等[45]發(fā)現(xiàn)利用超聲波可有效進(jìn)行在線控制膜污染，污泥濃度越高超聲清洗時(shí)間越長。但是超聲波對(duì)微生物活性有一定影響，而且過高功率的超聲波會(huì)對(duì)膜造成一定的損害。物理清洗應(yīng)用較為廣泛，操作方便，但隨著反應(yīng)器運(yùn)行時(shí)間延長，清洗效果逐漸降低，因此單純物理清洗法不能滿足需求，需要與其他方法共同使用。

3.2 化學(xué)清洗

化學(xué)法是利用清洗劑去除膜表面污染物。常見清洗劑有堿性清洗劑，如氫氧化鈉(NaOH)等；酸性清洗劑，如鹽酸(HCl)、硫酸(H2SO4)、乙二胺四乙酸(EDTA)等；氧化劑，如次氯酸鈉(NaOCl)、過氧化氫(H2O2)等[46]，另外還有螯合劑，表面活性劑等。堿性清洗劑是通過擴(kuò)張膜孔、水解蛋白質(zhì)和溶解污染物等方式去除有機(jī)污染物造成的膜污染。酸性清洗劑主要溶解膜中無機(jī)鹽沉淀和金屬氧化物去除膜污染，主要去除無機(jī)污染物。氧化劑主要以降解有機(jī)污染物與殺死膜表面微生物的方式去除膜污染?；瘜W(xué)法清洗可去除絕大多數(shù)膜污染，膜通量恢復(fù)良好，但是化學(xué)清洗時(shí)間周期長，且大部分化學(xué)清洗劑具有強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化性，會(huì)對(duì)膜組件造成不可逆損壞，同時(shí)化學(xué)藥劑容易造成二次污染，因此研發(fā)一種高效環(huán)保的化學(xué)清洗劑可以作為今后的研究方向[47]。

3.3 生物法

目前物理化學(xué)清洗法已經(jīng)趨于成熟，但是仍有很多問題無法解決，如對(duì)膜造成損壞，易形成二次污染，不能清洗徹底、清洗成本高等，因此許多學(xué)者將目光轉(zhuǎn)向生物法清洗膜污染。

生物法相較于物理化學(xué)法，具有效率高、無二次污染、對(duì)膜無損害等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，成本高、處理?xiàng)l件苛刻、應(yīng)用范圍小也是限制其推廣的重要原因。生物酶降解法是通過酶高效催化性，破壞附著在膜表面的有機(jī)物化學(xué)鍵，Allie等[48]使用脂肪酶和蛋白酶對(duì)膜進(jìn)行清洗，研究表明同時(shí)使用脂肪酶和蛋白酶可以使膜通量恢復(fù)至100%，說明酶清洗膜污染具有可行性。Poele等[49]將堿洗與酶洗相結(jié)合，發(fā)現(xiàn)膜通量可以完全恢復(fù)，這是由于酶可以使膜表面有機(jī)物化學(xué)鍵斷裂，為堿洗提供良好的條件。但是，酶清洗對(duì)環(huán)境非常敏感，當(dāng)清洗環(huán)境不佳時(shí)，清洗效果變差，另外酶具有選擇，當(dāng)膜表面污染物種類復(fù)雜時(shí)，酶清洗效果不佳，同時(shí)高成本也是一個(gè)重要缺陷。

4 結(jié)語與展望

MBR因其高效的處理性能和優(yōu)良的出水具有很好的應(yīng)用前景，但膜污染問題極大地限制了其廣泛應(yīng)用，因此控制膜污染問題值得從以下幾方面深入研究：

(1)利用微生物生命活動(dòng)是生物法處理污水的重要手段，但是微生物生命活動(dòng)又是造成膜污染的主要原因，因此需要深入研究微生物生長繁殖活動(dòng)與膜污染形成之間的關(guān)系，通過促進(jìn)微生物去除污染物的生命活動(dòng)，以及抑制其造成膜污染的生命活動(dòng)，達(dá)到緩解膜污染的目的。

(2)結(jié)合物理化學(xué)方法，優(yōu)化工藝運(yùn)行，輔助減緩膜污染形成進(jìn)程，研究設(shè)計(jì)高效的工藝措施與操作技術(shù)。

(3)膜組件是MBR的關(guān)鍵，目前對(duì)膜組件的研究都是注重于膜本身性質(zhì)，如孔徑、親疏水性、表面電荷等，尚未將膜組件與其他緩解膜污染方法結(jié)合在一起，如將生物酶以及一些生物影響分子固定在膜組件上。

(4)研究高效膜清洗試劑以及膜清洗流程，降低MBR運(yùn)行成本。目前研究尚無有效的膜污染清洗流程，容易造成清洗效果波動(dòng)，成本浪費(fèi)及二次污染。因此研究高效的清洗劑以及完善清洗流程還需要進(jìn)一步研究。