目前膜污染控制技术主要分为以下几类:
1)在次临界通量下运行,通过控制过滤过程、曝气在膜表面的冲刷、间歇式操作,来减少泥饼层在膜表面的形成.Cho等研究了厌氧生物反应器错流微滤系统在次临界通量的操作条件下的污染特性.黄圣散研究了平板膜生物反应器在次临界通量运行下的膜污染状况,并结合膜污染模型进一步表征膜表面的污染特性.试验结果表明,该平板膜生物反应器在次临界通量运行的情况下,膜污染可分为膜污染缓慢发展阶段和膜污染迅速发展阶段,可分别用膜孔堵塞模型和泥饼阻力模型表征膜阻力与时间的变化关系,同时,对运行后的膜阻力分布进行分析,表明泥饼阻力和孔道吸附堵塞阻力是膜污染的主要组成部分,分别占到总阻力的73%和24%,而膜本身阻力仅占3%.Gander等研究用好氧浸没式MBR处理家庭废水,膜组件在临界通量以下运行可大大延缓膜污染;同时研究了利用汹涌的曝气来冲刷膜表面减少浓差极化来减少膜内在的污染层,完成一个虚拟的错流效果.Jeison等研究在厌氧MBR废水处理中,通过评价TMP的稳定状态,进行在线泥饼层管理的先进方法.Ueda等研究用浸没式中空纤维MBR处理家庭废水时,曝气强度对泥饼去除的影响.研究表明空气流速的增加可以增加对泥饼去除效果,但有一个临界值存在,在此临界值之上,空气流速的增加对泥饼去除效果没有影响;不增加空气流速而通过加强空气的流动可以改进泥饼去除效果.Low等研究利用机械运动的方法(包括横向振动、纵向振动和振动剪切波强化过滤装置(VSEP))来维持MBR膜在相对“清洁”的条件下和保持膜通量与清洁的膜相近.研究表明,控制平均0.2m/s的振动频率,对浸没式MBR能维持其清洁膜通量的75%以上,且具有高膜驱动压力的VSEP比浸没式MBR具有6.8倍的通量,维持稳定通量达到清洁膜通量的70%.Ren等研究中试规模的MBR处理高浓度医药废水,用BPANN优化操作参数,能有效减轻膜污染.但是,即使在次临界通量下运行时也有膜污染发生,TMP也会升高,膜通量随时间下降.因此,要考虑用其它预防性的方法来维持系统的稳定操作.当采用间歇式操作时,研究表明小规模的MBR处理高污染的废水比大规模MBR更为经济可行。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
2)通过投加粉末状活性炭(PAC)改善混合液的过滤特性.向生物反应器内投加PAC有助于改善污泥混合液的特性,减小过滤的阻力,提高膜的渗透速率,并能提高膜生物反应器的处理效率;此外PAC对膜表面的泥饼层具有冲刷作用,可以大为减轻膜污染.Ye等研究用MBR处理市政废水中,投加PAC后形成的动力学膜有一个合适的厚度,能大大减轻膜污染并能提高污染物的处理效率.结果表明,COD的去除率由94.16%提高到97.09%,NH4+-N的去除率由72.55%提高到76.13%;在运行时不需任何化学清洗。
3)通过反冲洗、反脉冲和化学清洗去除污染层.反冲洗对膜性能要求较高(目前能进行反冲洗的商业化的膜较少),为避免损伤膜而导致出水恶化,反冲洗应在低压状态下操作.采用反冲洗和反脉冲[能显著提高膜通量,但反冲洗要消耗一定量净化水,反冲洗周期过短会使出水量下降,过长则膜通量衰减加快,故在膜生物反应器中应寻找最佳反冲洗周期.Kang等[对厌氧MBR中的有机膜和无机膜的过滤特性进行了比较,研究表明反冲洗和回流方式能有效地减轻膜污染.有机膜用酸性(pH2.0)反冲洗,膜通量增加两倍;无机膜用碱性反冲洗,提高了膜通量;且回流方式能获得更高的膜通量.清洗方法可以是在线和离线清洗.葛元新等介绍了膜清洗的几种方法及发展状况,并提出了膜清洗技术的发展方向.张传义等研究表明,膜污染存在一个“临界膜污染”水平,当膜污染发展到“临界膜污染”水平,膜污染急增,此时在线清洗对膜污染的去除效果不明显,建议在线清洗最好控制在临界膜污染之前进行.由于生物污染而增加了膜污染的复杂性.随着现代分析仪器的发展,如PCR技术,原子力显微镜和扫描电镜等研究微生物群落结构动力学变化与降解功能的关系,生物污染已被广泛地研究和表征,但这些仪器价格昂贵,很难普及.因此在这个领域的进展相对要慢.生物污染控制仍是MBR的一大挑战。