3.结果与讨论 3.1动态膜的形成和过滤能力 首先研究动态膜的形成过程。图2和图3为污泥浓度分别在3100，5500，8000和10000mg·L-1下，渗透通量和浊度随时间的变化。可以看出，提高污泥浓度对过滤布的拦截能力影响很大。污泥浓度越高，渗透通量越低。一般来说，在启动阶段，主要表现为典型的过滤特征，在不同的污泥浓度下，渗透通量和出水浊度都是在初期大幅上升，然后逐渐减慢。
3.结果与讨论
3.1动态膜的形成和过滤能力
首先研究动态膜的形成过程。图2和图3为污泥浓度分别在3100，5500，8000和10000mg·L-1下，渗透通量和浊度随时间的变化。可以看出，提高污泥浓度对过滤布的拦截能力影响很大。污泥浓度越高，渗透通量越低。一般来说，在启动阶段，主要表现为典型的过滤特征，在不同的污泥浓度下，渗透通量和出水浊度都是在初期大幅上升，然后逐渐减慢。2-3小时内，流量和浊度几乎保持在一个稳定的水平。这说明动态膜在短初期内已经形成。一旦动态膜的厚度达到平衡了，通量的下降也开始减慢。
过滤布可以有效的分离活性污泥，即使在最开始的阶段，即在第一个5分钟。当污泥浓度小于5500mg·L-1时，出水浊度低于35NTU，当污泥浓度低于8000 mg·L-1时，出水浊度低于15NTU。这表明在过滤器中，该过滤布比其他材料的优势。Fan和Huang的报告指出：在网格生物过滤反应器中，一开始的出水SS浓度普遍超过1000 mg·L-1，此时他们建议在实际应用中将出水回流到反应器进水口。
从图2可以看出，当反应器中的污泥浓度从5500 mg·L-1增加到8000 mg·L-1时，膜通量显著下降。这可能是由改变流变性能（非牛顿粘度增加）造成的。Defrance等人[11]指出：污泥浓度从5000 mg·L-1增加到10000 mg·L-1引起了流量的减少，当污泥浓度在1500 mg·L-1和5000 mg·L-1时，流量则保持稳定。因此，在下面的连续实验中，反应器的浓度保持低于6000 mg·L-1，以防止膜通量的急剧减少。
比较有趣的是，较高的污泥浓度可以降低初期出水浊度，但在稳定期的出水浊度则会增高。这可能表明，较高的污泥浓度可能有助于动态膜的形成。然而，在较高的污泥浓度中，絮凝体比较大，通过滤饼层导致污水中SS浓度增高。Fuches等人[8]曾经研究过网格过滤器中的污泥形成，也指出污泥浓度的增高将导致污水中SS浓度的增高。
图4为在过滤标准浊度溶液时，浊度的去除和新膜的形成。正如所料，由于动态膜的积聚，大大提高了过滤布的拦截能力。当使用新膜（实验对比）过滤时，出水浊度逐渐下降，最初浊度达到60NTU。但当使用动态膜过滤时，初始浊度可能降至10NTU，当从实验开始40分钟后出水浊度将接近于0。
据观察，动态膜的高效拦截作用是通过膜表面的污泥层来实现的。污泥层可以进一步分为两个子层，膜表面的滤饼层和凝胶层。渗透通量（J）主要有以下几种阻力的共同影响。
式中：J———膜通量， L/(m2·h) ;
ΔP———膜两侧的压力差，Pa;
η———透过液动力学黏度，Pa·s;
Rt———总过滤阻力，m-1。
Rc———滤饼层阻力，m-1;
Rf———膜污染阻力，m-1;
Rm———膜固有阻力，m-1。
Rm是由纯净水过滤测出；Rt是由生物反应器污水过滤测出；Rf由膜表面去除滤饼层后纯水过滤得出的。Rc是由很容易被强大剪切力或反冲洗去除的foulants引起的，是可逆的污染阻力。凝胶层阻力是由foulants的强大冲击造成的过滤阻力，如膜孔阻塞，凝胶和生物膜，这是物理方法难以控制消除的，属于不可逆污染阻力[12]。
通过对动态膜过滤阻力进行测试并总结，见表2，可以看出，滤饼层阻力为主要阻力。Lee等人[13]也说过，在膜生物反应器中，滤饼层的阻力一般由微生物和无机物形成，是总阻力的主要来源。动态膜的总渗透阻力比微滤/超滤膜要低2-3个数量级，而总过滤阻力通常是传统膜生物反应器的12-14倍[13，。
表2 膜过滤阻力分布
|
项目
|
阻力/( 1010·m-1)
|
占总阻力/%
|
|
Rm
|
2.0
|
0.7
|
|
Rc
|
258.0
|
85.7
|
|
Rf
|
41.1
|
13.6
|
|
Rt
|
301.1
|
100
|
观察动态膜组件可以看出过滤布表面已覆盖一层0.5-1.0mm厚的污泥。由于曝气，底部的厚度相对较薄。污泥层的结构比较疏松，在水中轻轻抖动一下, 部分污泥就会脱落。图5（a）为污泥层的扫描电镜照片。可以看出, 污泥已将纤维之间的孔隙堵死。用清水刷洗掉表面污泥，高倍扫描电镜下观察发现滤布表面附着一层凝胶层，见图5（b），凝胶层与基质膜的结合较强。Fan和Huang [7]等人认为生物动态膜对微小颗粒甚至溶解性的小分子的截留作用主要由凝胶层产生。
污泥层去除后，滤布动态膜有两种方法恢复渗透率（用水首次清洗后，水的渗透率，%）。一种方法是将膜浸泡在浓度为0.3%的次氯酸钠溶液中。如图6所示，在水清洗48小时后，渗透率只恢复到65%。用浓度为0.3%的次氯酸钠溶液清洗，渗透率一开始恢复的很快，然后逐渐减慢，在48小时后达到92.3%。因此，浓度为0.3%的次氯酸钠溶液是清洗过滤布最好的溶液。
