摘要：正滲透膜（FO）是一種低能耗的膜處理工藝，而膜生物反應器（MBR）是一種高效的污水處理工藝，其最大的瓶頸就是嚴重的膜污染問題，將FO應用到MBR中，即正滲透膜生物反應器。根據傳統膜生物反應器的膜污染特點，研究SMP和EPS的主要組成成分中的糖類物質對膜的污染情況，利用海藻酸鈉模擬糖類物質，并根據生活污水的特點，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膜不同放置方式時的膜污染情況，將運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，其膜污染大小順序為藻酸鈉+鈣>藻酸鈉+鈣+鎂>藻酸鈉+鎂，且不同膜放置方式的膜污染不同，活性層面向驅動液的通量較大。

正滲透膜生物反應器（OMBR）是集正滲透膜的截留作用和活性污泥的降解作用系統于一身的污水處理系統。OMBR是在2008年首次提出，他指出，OMBR是一種低污染性能的膜生物反應器，且正滲透膜生物反應器能去除99、以上的有機物和98、以上的氨氮，具有比傳統MBR更好的污水處理效果。隨后，針對OMBR的研究越來越多，尤其是南洋理工大學和耶魯大學，且主要是針對膜污染進行了研究，最先研究正滲透膜污染的是Cath等，隨后越來越多的學者對OMBR的膜污染進行了研究，他們指出，OMBR中幾乎沒有膜污染或者所有的膜污染都是可逆的。

鈣離子對膜生物反應器會產生很嚴重的污染；當原料液中存在0.5mmol/l的Ca2+時，其平均粘附力為0.66mN/m，是不存在Ca2+時粘附力的2倍，通量較不存在Ca2+時下降嚴重。Zhang等提出，OMBR的膜污染是在生物膜的形成和無機污染的共同作用下導致的。Lay等指出在污水中加入CaSO4、CaCO3，經過73d的運行，在膜表面形成了一層凝膠層，經分析知凝膠層中含有較多的胞外聚合物（EPS）。

眾所周知，溶解性微生物產物（SMP）和胞外聚合物是導致傳統膜生物反應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，據LAY研究指出，正滲透膜生物反應器運行后的凝膠層中含有大量的EPS，因而可以猜測EPS對OMBR也會產生膜污染。She等利用不同金屬鹽類物質作為驅動溶質，研究其膜污染情況發現，鈣鹽的膜污染較嚴重。具體參見http://www.jianfeilema.cn更多相關技術文檔。

目前使用較多的正滲透膜為美國HTI公司生產的CTA膜，為非對稱膜，研究指出，PRO模式，即活性層面向驅動液時的膜污染較FO模式（活性層面向生物反應池）的嚴重，且隨著有機物濃度的增高，膜污染加劇。

本文研究SMP和EPS的主要組成成分中的糖類在含有金屬離子鈣和鎂時的膜污染情況，并考察膜不同放置方式時的膜通量。

1實驗裝置與方法

1.1實驗裝置

OMBR系統實驗裝置如圖1所示，反應器有效體積為1.2l，實驗用膜為美國HTI公司生產的CTA膜，其結構如圖2所示，該膜為非對稱膜，由活性層、支撐層和骨架3部分構成，厚度小于50μm，實驗所用膜的膜面積為0.01365m2。在正滲透過程中，一個核心內容是驅動溶液的選擇。驅動溶液是具有滲透壓的體系，能夠產生滲透壓差驅動正滲透過程。用做驅動溶液的溶質叫做驅動溶質，理想的驅動溶質應該具備以下特征：

（1）在水中應該具有較高的溶解度以及較小的分子量，以便能產生較高的滲透壓；

（2）無毒，水中能夠安全存在；

（3）與正滲透膜應該具有化學兼容性，不與膜發生化學反應，且不能將膜降解；

（4）能方便且經濟地與透過水進行分離并且能夠重復使用。

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