[发明专利]一种生物预处理-分布式加氯化学清洗MBR膜的方法

说明书

本发明涉及一种生物预处理‑分布式加氯化学清洗MBR膜的方法，该方法先采用右旋氨基酸混合液对污染的MBR膜组件进行预处理，减少膜污染物，减少后续膜化学清洗的负担，提高后续膜污染化学去除的效率，减少后续参与氯反应的物质总量，降低DBPs产量。本发明结合分布式加氯方式进行处理，因其低浓度、作用时间短，不会破坏细菌结构从而避免了IOM释放(IOM具有较高的DBPs生成潜能，且容易生成高毒性的含氮和芳香DBPs)，最终通过降低加氯量、减少反应时间、减少前体物数量尤其是高风险的前体物数量，极大地降低了DBPs产量、减小了DBPs毒性，达到控制DBPs生成风险的目的。

技术领域

本发明涉及一种生物预处理-分布式加氯化学清洗MBR膜的方法，属于膜污染处理技术领域。

背景技术

水污染和水资源短缺问题严峻，城市污水再生利用是重要的解决途径。MBR广泛用于城市污水处理和再生，但存在的膜污染问题不容忽视。常用的用于MBR膜清洗的方法是次氯酸钠化学清洗，但是此方法会导致水中存在的有机物与次氯酸钠反应产生具有“三致”毒性的消毒副产物(DBPs)，常见的是含氯消毒副产物(Cl-DBPs)，对水环境生态安全和人体健康有不利影响。由于DBPs分子量很小，膜无法截留，严重影响了出水水质，并且进入反应器后会影响反应器内微生物的代谢活动，使得反应器内的生物活性降低。同时这些消毒副产物对微生物有致突变作用，使得微生物产生抗性基因，难以除去。当水体中含有溴离子(Br-)或者碘离子(I-)时，次氯酸根可以将其氧化为次溴酸和次碘酸，次溴酸和次碘酸可以进一步和水中的有机物发生化学反应生成含溴消毒副产物(Br-DBPs)或者含碘消毒副产物(I-DBPs)，导致DBPs的种类扩大，并且Br-DBPs和I-DBPs的毒性通常比同系的Cl-DBPs毒性更强。因此，如何清洗污染膜同时避免DBPs生成成为目前的一个处理难题。

MBR的膜污染主要是生物污染，即由微生物细胞及其胞外聚合物EPS组成的生物膜导致的污染。近年来有研究指出，氨基酸可以干扰细菌正常的代谢途径，从而破坏微生物膜，其中，D-氨基酸信号分子的群体淬灭作用可使生物膜剥离。D-氨基酸可以通过干扰细胞蛋白质的合成来抑制细菌的生长，使得生物膜塌陷易于从载体表面脱落，从而减少DBPs前体物数量，而且还可以减少氯使用量和消毒时间，降低DBPs生成量和毒性。此外，D-氨基酸不参与人体蛋白质的合成，对人体不构成危害，D-氨基酸作为一种不会产生任何副产物的绿色生物控制试剂由于其可以有效地抑制细菌分泌EPS、降低细菌的粘附能力促使微生物膜分解，同时自身也不会被消耗，在石油化工、材料保护、口腔医学等领域有着越来越广阔的发展前景。因此采用D-氨基酸对受污染的MBR膜进行处理，促进膜组件表面生物膜的剥落，减少消毒副产物的产生，但是D-氨基酸处理后，膜表面和膜孔内仍然会残留小部分吸附比较紧密的有机物和微生物，MBR膜通量不能完全恢复，而且残余的极少量的微生物继续繁殖，会加速下一周期膜污染的形成。

此外，有研究证明，生物膜的细菌内(IOM)的DBPs生成势比胞外聚合物EPS高，而且其生成的DBPs中高毒性的种类更多。总有机碳TOC含量相同时，IOM的TCM潜在生成潜力几乎是EPS的五倍，甚至在EPS完全无法生成HANs类副产物的时候，IOM都可以与次氯酸钠反应产生大量的TCAN和DCAN。因此，在对MBR膜清洗的时候，对微生物膜中的胞外聚合物EPS结构破坏，而不破坏细菌结构，可以避免IOM释放，减少DBPs产量，避免产生毒性更强的HANs等DBPs，达到污染物脱落的同时不破坏细菌结构，不会造成IOM泄露。

综上，如何对污染膜上的微生物膜中的胞外聚合物EPS结构破坏，而不破坏细菌结构，达到污染物脱落的同时尽可能的减少化学清洗毒性副产物DBPs的产生，使MBR膜的通量恢复，是目前的一个难题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种生物预处理-分布式加氯化学清洗MBR膜的方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种生物预处理-分布式加氯化学清洗MBR膜的方法，包括步骤如下：