膜生物反應(yīng)器（MBR）技術(shù)因其高效的污染物去除能力，已成為污水處理領(lǐng)域的重要技術(shù)方向。其中，移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器（MBBR）與管式膜的組合工藝（氣提式管式膜MBR）通過(guò)引入曝氣尾氣強(qiáng)化膜污染控制，在生活污水處理中展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。本文基于最新研究進(jìn)展，解析曝氣對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行效能及膜污染的影響機(jī)制。

一、工藝原理與技術(shù)特點(diǎn)

MBBR通過(guò)懸浮填料為微生物提供附著生長(zhǎng)載體，形成生物膜系統(tǒng)；管式膜則作為外置分離單元，實(shí)現(xiàn)泥水高效分離。該組合工藝的創(chuàng)新性在于利用MBBR曝氣尾氣在管式膜內(nèi)形成氣液兩相流，通過(guò)氣泡擾動(dòng)抑制膜表面污染物沉積。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，該系統(tǒng)COD去除率可達(dá)90%以上，氨氮去除率超過(guò)95%，且膜污染周期較傳統(tǒng)工藝延長(zhǎng)2-3倍。

二、曝氣對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響機(jī)制

污染物去除效能提升

曝氣量的增加顯著促進(jìn)了MBBR內(nèi)污染物與生物膜的傳質(zhì)效率。研究表明，當(dāng)曝氣量從50L/h增至150L/h時(shí)，MBBR內(nèi)生物量增長(zhǎng)34%，填料表面生物膜更致密，對(duì)有機(jī)物的吸附與降解能力增強(qiáng)。同時(shí)，膜組件內(nèi)形成的“活塞流”流態(tài)（氣含率0.33-0.60）通過(guò)高頻氣泡清洗，使膜通量衰減率降低60%。

膜污染控制機(jī)理

曝氣尾氣通過(guò)兩方面抑制膜污染：一是氣泡剪切力剝離膜表面濾餅層，減少濃差極化；二是提高膜內(nèi)氣液流速（0.14m/s），降低污染物在膜孔吸附概率。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，曝氣量150L/h時(shí)，膜污染速率由1.54kPa·h?1降至0.21kPa·h?1，臨界通量提高至70-80L/(m2·h)。

三、曝氣對(duì)污泥特性與膜污染阻力的影響

污泥粒徑與EPS變化

高曝氣量（150L/h）導(dǎo)致污泥粒徑從84.48μm減小至42.34μm，破碎釋放的胞外聚合物（EPS）中蛋白質(zhì)（PN）占比從0.24升至0.38。盡管EPS總量減少，但膜表面PN累積加劇了不可逆污染（阻力占比69.6%）。

膜污染阻力構(gòu)成

膜污染以不可逆阻力為主（54.6%-69.6%），濾餅阻力僅占25.1%-40.1%。曝氣雖能通過(guò)氣泡剝離減少濾餅層，但污泥破碎釋放的蛋白質(zhì)易在膜孔吸附，導(dǎo)致不可逆污染加重。

四、工藝優(yōu)化方向

曝氣量精準(zhǔn)控制

需平衡污染物去除與膜污染的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)表明，曝氣量100L/h時(shí)系統(tǒng)綜合效益最佳，既能維持較高生物活性，又避免過(guò)度破碎污泥。

膜材料改性

開發(fā)抗蛋白污染的PVDF復(fù)合膜，或通過(guò)表面親水化處理減少PN吸附。

運(yùn)行參數(shù)協(xié)同

結(jié)合間歇曝氣模式與化學(xué)清洗周期優(yōu)化，進(jìn)一步延長(zhǎng)膜壽命。

結(jié)語(yǔ)

曝氣對(duì)MBBR聯(lián)合管式膜工藝的影響具有雙重性：既能提升污染物去除效能、延長(zhǎng)膜污染周期，也可能因污泥破碎加劇不可逆污染。未來(lái)需通過(guò)智能化曝氣控制與膜材料創(chuàng)新，推動(dòng)該技術(shù)在生活污水處理中的規(guī)模化應(yīng)用。