接種后，開(kāi)始進(jìn)行膜過(guò)濾。將膜出水再循環(huán)回生物反應(yīng)器，以確保沒(méi)有細(xì)菌從系統(tǒng)中丟失。在采樣前分配了幾個(gè)生物反應(yīng)器HRT以確保達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。基于生物反應(yīng)器內(nèi)容物和膜滲透物的協(xié)調(diào)抓取樣品計(jì)算污染物L(fēng)RV。因此，報(bào)告的LRV代表整個(gè)膜過(guò)濾系統(tǒng)的去除能力（例如從混合液到膜滲透物）。

在采樣的同時(shí)進(jìn)行壓力衰減測(cè)試，并記錄了在線采樣時(shí)的滲透物濁度。

階段2

在階段2中，生物反應(yīng)器將未經(jīng)篩分的市政污水作為中試原料連續(xù)運(yùn)行。該測(cè)試的目標(biāo)生物是全部本地菌群和糞便大腸菌、大腸桿菌和噬菌體。這些細(xì)菌生長(zhǎng)在自然界的污水中，不需要接種。

根據(jù)篩選后的原污水、生物反應(yīng)器內(nèi)容物和膜滲透物的抽取整合樣本來(lái)計(jì)算污染物L(fēng)RV。計(jì)算了膜過(guò)濾系統(tǒng)的LRV（混合液至膜滲透物）和整個(gè)MBR（流入污水至膜滲透物）。

全面監(jiān)測(cè)

滲透量通過(guò)微生物（總大腸菌群、大腸桿菌、糞大腸菌群）和濁度來(lái)量化。在膜過(guò)濾后和消毒前立即收集所選單元的樣品。選擇了十組MBR單元進(jìn)行滲透量評(píng)估。

結(jié)果和分析

生物反應(yīng)器固體對(duì)污染物L(fēng)RV的影響

第一階段的測(cè)試清楚地表明了混合液生物反應(yīng)器固體對(duì)污染物L(fēng)RV的重要性。在階段1c（MBR模式）中，污染物L(fēng)RV始終高于純凈水或帶微球的純凈水（階段1a和1b）。當(dāng)膜被故意損壞時(shí)尤其如此。諸如針孔之類(lèi)的較小損壞在1c階段對(duì)LRV的影響可忽略不計(jì)，但在1a和1b階段則對(duì)LRV產(chǎn)生了重大影響（見(jiàn)圖1）。要觀察MBR操作中對(duì)污染物L(fēng)RV的顯著影響，需要大量的膜損傷，例如多條纖維切割。假設(shè)污染物會(huì)吸附到混合液中更大的絮體上，該絮體對(duì)完整和損壞的膜都具有很高的排斥性。此外，在膜表面可能存在大量的動(dòng)態(tài)過(guò)濾層，無(wú)論膜破裂與否，都能提供一定程度的過(guò)濾。

評(píng)估膜壓力衰減和滲透物濁度以監(jiān)測(cè)和驗(yàn)證污染物L(fēng)RV

確定了兩種監(jiān)測(cè)和驗(yàn)證污染物L(fēng)RV的潛在方法：

A) USEPA膜過(guò)濾指南手冊(cè)中概述的壓力衰減測(cè)試。

B) 在線監(jiān)測(cè)膜滲透物濁度。

通過(guò)壓力衰減測(cè)試計(jì)算污染物L(fēng)RV確定的幾個(gè)關(guān)注點(diǎn)。包括：

（1）基于飲用水應(yīng)用的壓力衰減LRV模型，并且未考慮MBR應(yīng)用中污染物吸附到混合液基質(zhì)上的情況。

（2）壓力衰減LRV模型不考慮在膜表面上產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)過(guò)濾層。對(duì)于飲用水應(yīng)用，這個(gè)問(wèn)題是公認(rèn)的，而對(duì)于MBR應(yīng)用來(lái)說(shuō)這個(gè)問(wèn)題可能會(huì)更加嚴(yán)重，因?yàn)樵贛BR應(yīng)用中，混合液體基質(zhì)可以形成比飲用水應(yīng)用過(guò)程中更為有效的過(guò)濾層。

（3）LRV模型需要使用體積濃度系數(shù)（VCF），該系數(shù)說(shuō)明了與飲用水相比，膜周?chē)腆w濃度的增加程度。該因素不能解釋MBR生物反應(yīng)器中發(fā)生的生物量增長(zhǎng)或與批處理污泥消耗相關(guān)的VCF降低。

（4）壓力衰減監(jiān)測(cè)是間歇性的，不能提供連續(xù)監(jiān)測(cè)。定期進(jìn)行壓力衰減監(jiān)測(cè)會(huì)增加膜過(guò)濾的停機(jī)時(shí)間和系統(tǒng)成本。

圖1   采用ZW10模塊下針孔和纖維斷裂對(duì)MS2 LRV的影響

壓力衰減測(cè)試的實(shí)驗(yàn)評(píng)估

在第一階段進(jìn)行了壓力衰減測(cè)試，根據(jù)USEPA膜過(guò)濾指導(dǎo)手冊(cè)計(jì)算中的概述估算了污染物L(fēng)RV。假設(shè)VCF為200進(jìn)行計(jì)算。預(yù)測(cè)的LRV值基于典型泡點(diǎn)壓力（小于0.3 bar）下的壓力衰減率，理論上只能檢測(cè)到6微米的裂口，比目標(biāo)污染物尺寸更大，特別是病毒。要檢測(cè)病毒尺寸級(jí)別的破壞，將需要超過(guò)70 bar的不切實(shí)際的測(cè)試壓力。

使用MBR操作（階段1c），圖2中顯示了觀察到的枯草桿菌LRV與通過(guò)壓力衰減測(cè)試預(yù)測(cè)的典型比較。測(cè)得的LRV明顯大于預(yù)測(cè)的LRV。對(duì)于完整的膜，預(yù)測(cè)的LRV為3.5 log，而觀察到的LRV> 5 log。對(duì)于受損的膜，預(yù)測(cè)值與觀察值之間的差異要大得多。較小的膜損傷對(duì)測(cè)得的LRV影響很小，但對(duì)預(yù)測(cè)的LRV影響很大。預(yù)測(cè)的LRV有時(shí)為負(fù)值，這是因?yàn)槟p壞的高壓衰減率較高（圖2中顯示為零的預(yù)測(cè)LRV）。

基于對(duì)當(dāng)前壓力衰減LRV計(jì)算方法的關(guān)注，以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明預(yù)測(cè)的LRV和觀察到的LRV之間幾乎沒(méi)有相關(guān)性，由此得出結(jié)論，壓力衰減測(cè)試不適用于MBR操作中監(jiān)測(cè)和驗(yàn)證污染物L(fēng)RV的情況。

圖2 混合液中枯草桿菌的LRV計(jì)算值和LRV測(cè)量值的比較

在線濁度監(jiān)測(cè)的實(shí)驗(yàn)評(píng)估

在線檢測(cè)滲透濁度相比壓力衰減測(cè)試具有許多實(shí)際優(yōu)勢(shì)，并且多年來(lái)一直被認(rèn)為是MBR性能監(jiān)測(cè)的一種手段。對(duì)于來(lái)自MBR的再生水，加利福尼亞州第22條法規(guī)要求在95％的時(shí)間內(nèi)在線滲透濁度低于0.2 NTU，最大值不超過(guò)0.5 NTU。

在具有乳膠微球的1b階段中，最緊密地評(píng)估了受?chē)?yán)重破壞的膜對(duì)濁度的響應(yīng)，以及相關(guān)的污染物L(fēng)RV。MS2大腸桿菌噬菌體的典型反應(yīng)結(jié)果如圖3所示。膜孔對(duì)滲透物濁度和MS2大腸桿菌噬菌體LRV的影響可忽略不計(jì)。但是，短纖維可能不會(huì)塞入微球基質(zhì)中，導(dǎo)致LRV大大降低。滲透物濁度對(duì)膜損傷的響應(yīng)非常迅速，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了0.2 NTU（滲透物濁度的正常可接受的工作閾值）（注意，單根短纖維的效果被放大，因?yàn)樵?ZW10模塊中，單根短纖維在纖維膜中占很高的百分比）。

在階段1c中，觀察到了類(lèi)似的膜滲透濁度對(duì)纖維切割的反應(yīng)，盡管即使在多條切割纖維之后，污染物L(fēng)RV也沒(méi)有顯著降低（因?yàn)槲廴疚镂降交旌弦汗腆w上，如之前討論過(guò)動(dòng)態(tài)過(guò)濾）。結(jié)論是，濁度對(duì)檢測(cè)膜損壞具有足夠的響應(yīng)能力，這將導(dǎo)致污染物L(fēng)RV顯著下降，濁度閾值為0.2 NTU似乎適合驗(yàn)證污染物L(fēng)RV。

編輯：徐冰冰