环

　　

境

　　

科

　　

学

　　

学

　　

报

３１

卷

义

为

有

机物质在膜表面或膜孔内部表面的积累和

吸

附

，从而导致膜通量的下降（

Ｓｐｅｔｈｅｔａｌ．

，

１９９８

；

ＪａｒｕｓｕｔｔｈｉｒａｋａｎｄＡｍｙ

，

２００１

）

．

一些研究者指出二级出水溶解性有机物

（

ＥｆＯＭ

）是

导

致

污水深度处理过程中多聚物膜物理

性

不

可

逆污染的主要原因

，

ＥｆＯＭ

主要是由天然有

机

化

合

物

（

ＮＯＭ

）和溶解性微生物产物（

ＳＭＰ

）组成

（

Ｊａｒｕｓｕｔｔｈｉｒａｋｅｔａｌ．

，

２００１

，

２００２

；

Ｓｈｏｎｅｔａｌ．

，

２００６

；

Ｙａｍａｍｕｒａｅｔａｌ．

，

２００７

）

．ＮＯＭ

基本是来源于

饮

用

水源

，而

ＳＭＰ

则主要来源于生物处理工艺

（

Ｓｈｏｎｅｔａｌ．

，

２００６

）

．

在

一

些

地

表

水

超

滤

净

化

处

理

的

研

究

报

道

中

，

ＮＯＭ

中

的

腐

殖

质被认为是污染速率和

程度的控制因素（

ＹｕａｎａｎｄＺｙｄｎｅｙ

，

２０００

；

Ｃｈｏ

ｅｔａｌ．

，

１９９９ａｎｄ２０００

；

Ｊｅｒｍａｎｎｅｔａｌ．

，

２００７

）

．

在二

级

出水中

，

ＳＭＰ

、蛋白类物质

、多糖类物质与膜污染

的关系均被研究过（

ＪａｒｕｓｕｔｔｈｉｒａｋａｎｄＡｍｙ

，

２００６

；

Ｈａｂｅｒｋａｍｐｅｔａｌ．

，

２００８

；

ｔｅＰｏｅｌｅａｎｄｖａｎｄｅｒＧｒａａｆ

，

２００５

；

Ｋｉｍｕｒａｅｔａｌ．

，

２００４

；

Ｆｏｎｓｅｃａｅｔａｌ．

，

２００７

）

．

但

二

级

生物处理出水有机物质与膜污染的机理很

复杂

，其中一个原因是在

ＥｆＯＭ

中很难区分出

ＮＯＭ

、

ＳＭＰ

或

者

蛋

白

、多糖

．

很多研究利用树脂吸附

性

质

的

差

异

将

ＥｆＯＭ

分

为

不同的亲疏水性组分（

Ｌｉｎ

ｅｔａｌ．

，

２０００

；

Ｋｅｎｎｅｄｙｅｔａｌ．

，

２００５

）

．

但对于不同组

分

与

膜污染的关系

，仍然有不同的研究结果

，如

Ｇａｒｙ

等

（

２００７

）认为亲水性组分（

ＨＩＳ

）会导致膜通

量

的

快

速

下

降

，但

Ｋｉｍ

和

Ｄｅｍｐｓｅｙ

（

２００８

）却从另一

个

角

度

认为疏水性酸和亲水性酸是导致膜污染的

主

要

因

素

．

基

于

以上原因

，

ＥｆＯＭ

组分与膜污染的关

系

还

需

要

进

一

步

的

研

究

．

臭

氧

在

水

和

污水处理上应用较广

，可以用于降

低

二

级

出

水

中

不

同有机物质的含量

，其机理涉及到

大

分

子

有机物的打断

，或者使有机物部分无机化

，

当然臭氧也可以改变有机物的结构和性质

（

ＣｈａｎｄｒａｋａｎｔｈａｎｄＡｍｙ

，

１９９６

；

Ｊａｎｓｅｎｅｔａｌ．

，

２００６

；

Ｈｕｂｅｒｅｔａｌ．

，

２００５

；

Ｄｅｂｏｒｄｅｅｔａｌ．

，

２００５

；

Ｚｈａｎｇ

ｅｔａｌ．

，

２００８

；

Ｃｈａｎｇｅｔａｌ．

，

２００１

）

．

另一方面

，研究

发

现

臭

氧

还可以有效地控制或者减轻膜污染（

Ｍｏｒｉ

ｅｔａｌ．

，

１９９８

；

Ｋｉｍ

ｅｔａｌ．

，

２００８

；

Ｐａｒｋ

，

２００２

；

Ｓｃｈｌｉｃｈｔｅｒｅｔａｌ．

，

２００４

；

Ｋｉｍｅｔａｌ．

，

２００２

）

．

通过臭

氧

投

加

，料液和污染层中有机物的性质均被改变

（

Ｍｏｒｉｅｔａｌ．

，

１９９８

；

Ｋｉｍｅｔａｌ．

，

２００８

；

Ｋａｒｎｉｋｅｔａｌ．

，

２００５

；

Ｌｅｅｅｔａｌ．

，

２００７

）

．Ｏｈ

等（

２００７

）的研究显示

应

用

臭

氧

后

，膜

污染减轻的程度实际上要远高于有

机

物

质

浓

度

减

少

的量

，因此可以推测臭氧化减少有

机

物

量

的作用可能并非膜污染减轻的唯一因素或

者

是

主

要

因

素

．

也有研究发现臭氧化可以去除膜表

面

附

着

的

污

染

层

（

Ｙｏｕｅｔａｌ．

，

２００７

），另外通过对比

料

液

预

臭氧化处理和直接用臭氧气去冲刷膜表面

具有相同的膜污染物去除效果（

Ｔａｋｉｚａｗａｅｔａｌ．

，

１９９６

）

．

但

除

此

之

外

，臭氧控制膜污染的详细机理仍

然

没

有

研

究

的

非

常

清

晰

．

因

此

，本

文

的研究内容主要有两点

，一是

ＥｆＯＭ

及

其

组

分在膜过滤过程中形成膜污染的状况及机

理

，二是

ＥｆＯＭ

预臭氧化的效果及其对后续膜过滤

过

程

中

膜

污

染

的

影

响

．

２　

材料及方法

（

Ｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｍｅｔｈｏｄｓ

）

２．１　

水样及试验装置

ＥｆＯＭ

溶

液

为

从

实际某二级污水处理厂所取二

级

生

物处理出水经名义孔径

０．２ μｍＡｎｏｐｏｒｅ

无机

膜

过

滤去除悬浮固体后所制的

．

同时

，为了研究

ＥｆＯＭ

中不同亲疏水性组分的膜污染性质

，根据

Ｗａｎｇ

等

（

２００７

）的

分

级

方

法

，将

ＥｆＯＭ

分

离

为

亲水性

组

分

ＨＩＳ

，疏水酸性组分

ＨＯＡ

和疏水碱性组

分

ＨＯＢ．

过

滤

污染试验使用一套死端恒流过滤系统完

成

，其系统组成示意图如图

１

所示

．

膜组件采用

Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ

公

司

生

产

的

Ｓｗｉｎｎｅｘ４７

，所

测

试

微

滤

膜

为

名

义

孔

径

０．１μｍ

的

ＰＶＤＦ

膜

．

过滤流量通过监测电子

天

平

的

称

量

值

变

化速率确定

，控制系统根据实际的

即

时

流

量值与系统设定目标值的比对来发出控制

信

号

反

馈

调

节

泵

的工作频率

，从而实现基本恒流过

滤

模

式

操

作

．

图

１　

死端恒流过滤系统

Ｆｉｇ．１　Ｓｅｔｕｐｏｆｔｈｅｄｅａｄｅｎｄｃｏｎｓｔａｎｔｆｌｏｗｓｙｓｔｅｍ

臭

氧

化

试

验由一个完全混合反应装置来完成

，

４

３

６

１

中国城镇水网

www.chinacitywater.org