趙 博

(東北師范大學(xué) 環(huán)境學(xué)院，長春 130024)

引 言

超濾為微生物、懸浮物和膠體提供了一層有效的屏障，成為飲用水處理的有效方法。然而超濾過程中的膜污染會縮短膜的使用周期，增加運行及維護(hù)的成本，極大程度上限制了超濾技術(shù)在水處理領(lǐng)域的推廣和應(yīng)用。膜污染可能來自于膜吸附、膜孔堵塞、濾餅層的形成、沉淀或者生物膜的形成。Amy[1]對微濾、超濾、納濾以及反滲透過程中的有機(jī)污染進(jìn)行了詳細(xì)的研究，結(jié)果表明蛋白質(zhì)和多糖類有機(jī)物是引起膜污染的主要物質(zhì)。在生物膜形成的過程中，被膜截留下來的微生物會粘附到膜表面，并且釋放胞外聚合物導(dǎo)致嚴(yán)重的膜通量下降[2]。因此，生物污染被認(rèn)為是超濾、納濾和反滲透過程中最主要的問題。

在膜生物反應(yīng)器中，曝氣剪切應(yīng)力與化學(xué)清洗有效地控制了膜的生物污染[3]。傳統(tǒng)的超濾系統(tǒng)跨膜壓差大約為0.5～1 bar，并且需要泵來運行以及反沖洗。以類似的方式設(shè)計的分散式系統(tǒng)由于輔助設(shè)備的成本相對高而使得整個系統(tǒng)的造價昂貴，如果通過重力作用來運行裝置，那么泵的使用及運行成本將被節(jié)省，這將會是小規(guī)模分散化應(yīng)用的一個強(qiáng)有力的吸引點。因此，Peter-Varbanets等人[4]于2010年提出一種具有前瞻性的分散式飲用水處理工藝，即重力驅(qū)動膜系統(tǒng)。重力驅(qū)動膜系統(tǒng)運行模式是死端過濾，并且無需進(jìn)行任何的物理或者化學(xué)清洗。由于原水中微生物的活動可能導(dǎo)致成分復(fù)雜的濾餅層粘附在膜表面，因此長期的運行表示重力驅(qū)動系統(tǒng)的通量穩(wěn)定在4～10L/(m2·h)。重力驅(qū)動膜系統(tǒng)具有較多優(yōu)點，比如對病原體的高效去除，不需外部電流的供應(yīng)，并且維修費用低。重力驅(qū)動膜系統(tǒng)已經(jīng)受到了地表水[5]、廢水、灰水[6]以及海水[7]的處理及預(yù)處理領(lǐng)域的重視。本文綜述了重力驅(qū)動膜系統(tǒng)在水處理領(lǐng)域中的應(yīng)用，并提出其未來發(fā)展趨勢及幾點建議。

1 重力驅(qū)動膜系統(tǒng)工作原理

重力驅(qū)動膜系統(tǒng)一般保持恒定水位，開展死端過濾，保持膜表面所受的壓力不變，維持在40～100 mbar。

圖 (A)不同水質(zhì)對重力驅(qū)動膜濾系統(tǒng)穩(wěn)定水通量的影響； (B) 重力驅(qū)動膜表面生物污染層結(jié)構(gòu)的生物分布與活性[4]Fig.1 (A)Effects of different water quality on the stable water flux of GDM;

如上圖所示，Peter-Varbanets[4]采用重力膜系統(tǒng)對天然河水、天然湖水、兩種不同稀釋率的廢水以及經(jīng)過消毒后的河水這5種不同的水樣進(jìn)行了處理，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過幾個月的運行，膜通量最終穩(wěn)定在4～10 L/(m2·h)；膜的穩(wěn)定通量不隨跨膜壓差的變化而變化(40～500 mbar)。結(jié)果表明，膜表面污垢層的阻力隨著跨膜壓差的增大而增大；系統(tǒng)運行一周后可以發(fā)現(xiàn)膜表面污垢層開始形成空腔、通道以及樹枝狀結(jié)構(gòu)；當(dāng)導(dǎo)致膜通量增加的生物過程與截留物質(zhì)沉積導(dǎo)致的膜通量降低這兩個過程達(dá)到平衡時，膜通量即達(dá)到穩(wěn)定通量。

2 重力驅(qū)動膜系統(tǒng)在水處理行業(yè)的應(yīng)用

2.1 間歇式重力驅(qū)動超濾膜家庭飲用水處理系統(tǒng)

家庭飲用水處理系統(tǒng)在發(fā)展中國家越來越多地被應(yīng)用，目前有一系列不同的技術(shù)被用于家庭飲用水處理系統(tǒng)，包括化學(xué)消毒、太陽能和紫外消毒、混凝，生物和膜濾[8]。這些在發(fā)展中國家應(yīng)用的技術(shù)已經(jīng)大大減少了疾病的擴(kuò)散[9]。超濾工藝為微生物、懸浮顆粒和膠體提供了有效的屏障，是一個確定可以應(yīng)用在社區(qū)規(guī)模的水處理技術(shù)。Peter-Varbanets[5]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，一系列不同水質(zhì)的給水，最多通過6個月的運行，膜通量將穩(wěn)定在4～10 L/(m2·h)，跨膜壓差在40～65 mbar，并且整個系統(tǒng)的運行過程中不需要進(jìn)行反沖洗或者化學(xué)清洗。這個通量表明使用表面積為0.2 m2的膜每天可以處理大約19～48 L水，這些水量足以提供一個家庭的日需用水量。系統(tǒng)運行所需要的跨膜壓差可以通過重力方便地產(chǎn)生，并且整個過程不需要清潔維護(hù)。因此，重力膜驅(qū)動系統(tǒng)在理論上可以成為一種解決家庭飲用水問題的合理方法。

在重力膜系統(tǒng)中，消毒或者化學(xué)清洗都是不能夠應(yīng)用的，因為它會損害膜表面污垢層內(nèi)的生物活性。用于提高膜通量的方法有反沖洗與正沖洗，正沖洗是指在膜受污染側(cè)的表面進(jìn)行交叉錯流沖洗(沒有透過膜)。與反沖洗相比，正沖洗可以使用給水而不是處理后的水進(jìn)行沖洗，從而對系統(tǒng)的生產(chǎn)力損害較小。Peter-Varbanets還調(diào)查了間歇運行(一天運行21h，停歇3h)以及正沖洗對分散式重力超濾膜家庭飲用水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定膜通量的影響[5]，發(fā)現(xiàn)間歇運行的系統(tǒng)平均穩(wěn)定通量得到一定增加，且運行結(jié)束后的沖洗也有利于提升穩(wěn)定通量。

間歇運行已經(jīng)被用作污水處理中平板膜的物理清洗方法，當(dāng)應(yīng)用于膜生物反應(yīng)器時，阻止膜滲透的過程稱作松弛[10]。Drews等[11]指出膜生物反應(yīng)器每運行3～10min便應(yīng)松弛15～120s。Hong等[12]的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，超濾膠體懸浮液過程中的壓力松弛能夠100%地恢復(fù)膜通量。Metzger[13]指出與長期連續(xù)的運行相比，由于能夠更容易地去除膜表面由生物聚合物形成的濾餅層，松弛能夠增加膜不可逆污染的結(jié)垢速率。

2.2 重力驅(qū)動膜系統(tǒng)應(yīng)用于海水淡化預(yù)處理

反滲透應(yīng)用于海水淡化生產(chǎn)高品質(zhì)飲用水已經(jīng)受到了全球的廣泛關(guān)注，然而與地表水和地下水的反滲透工藝相比，海水淡化反滲透需要更多的能量[14]。反滲透膜濾的能量消耗與進(jìn)料和回收的滲透壓相關(guān)，在海水淡化的過程中進(jìn)水、預(yù)處理、后續(xù)處理以及鹽水的排放都需要額外的能量。并且已經(jīng)有文獻(xiàn)指出，海水淡化預(yù)處理所需的能量占所有輔助能量的絕大部分[15]。海水預(yù)處理的主要目標(biāo)是去除顆粒物以及減少海水中的有機(jī)物，這將減輕反滲透過程中的膜污染。雖然常規(guī)的預(yù)處理工藝，如混凝、溶解氣浮以及介質(zhì)過濾已經(jīng)廣泛地與海水淡化反滲透相結(jié)合，但是它們需要投加化學(xué)試劑已達(dá)到預(yù)處理的目的，這會降低即將處理的原水質(zhì)量，進(jìn)而可能提高反滲透膜的清洗頻率，縮短其壽命。

目前，低壓膜改進(jìn)海水預(yù)處理已經(jīng)得到了一定的認(rèn)可[14]，其中低壓微濾[16]，低壓超濾[17]和低壓納濾[18]都是合適的海水預(yù)處理方法。然而這些壓力驅(qū)動膜也需要有效地控污措施，比如交叉流、反沖洗或空氣沖刷等[7]，這對于整個海水淡化過程來說都是一項較大的能量消耗[19]。最初被用于處理地表水以及廢水的重力超濾膜系統(tǒng)對海水淡化預(yù)處理也適用，其運行過程中不需要施加交叉流，也不需要進(jìn)行反沖洗或者化學(xué)清洗。隨著運行時間的推移，膜表面會形成一層生物膜阻止進(jìn)一步結(jié)垢，并且最終達(dá)到穩(wěn)定通量。Derlon等人[20]研究指出微生物會利用海水中的有機(jī)物進(jìn)行自身的生長繁殖并且在膜表面形成生物膜，真核生物的運動和捕食行為會在生物膜污垢層中形成開放的空間異質(zhì)結(jié)垢。

重力膜系統(tǒng)的能量消耗僅為常規(guī)超濾預(yù)處理的3%～10%[7]，然而其膜通量僅為3.6～7.3 L/(m2·h)，這幾乎比傳統(tǒng)的超濾預(yù)處理膜通量要小一個數(shù)量級[21]。為了提高重力膜系統(tǒng)的膜通量，可以在更高的工作溫度與更高的靜水壓力下運行裝置[22]。Akhondi等人[7]研究發(fā)現(xiàn)在更高的工作溫度與更高的靜水壓力下膜通量會升高，并且在重力膜系統(tǒng)中，與超濾膜相比，微濾膜更有利于實現(xiàn)較高的膜通量。Wu等人[22]比較了中試規(guī)模與實驗室規(guī)模，淹沒反應(yīng)堆與濾池，PVDF平板膜與中空纖維膜，以及密集包裝的中空纖維膜這幾種不同的重力驅(qū)動膜系統(tǒng)的膜通量、滲透物質(zhì)量、膜污染機(jī)制與膜表面所結(jié)污垢的特性。研究發(fā)現(xiàn)，與普通的重力膜濾池相比，浸沒式重力膜反應(yīng)器通常更容易達(dá)到更高的膜通量，運行250天的膜通量穩(wěn)定在18.6±1.4 L/(m2·h)，這高于穩(wěn)定膜通量為16.3±0.2 L/(m2·h)實驗室規(guī)模的重力膜反應(yīng)器，也遠(yuǎn)高于濾池的穩(wěn)定膜通量2.7±0.6 L/(m2·h)。此外，重力膜反應(yīng)器的尺寸影響了細(xì)菌和真核生物以及有機(jī)物的聚集，但是并不影響真核生物的運動以及捕食行為。他們還發(fā)現(xiàn)浸沒式中空纖維膜的膜通量隨著包裝密度的降低而增加。

重力驅(qū)動膜系統(tǒng)可以有效地去除進(jìn)料海水中的濁度、活細(xì)胞以及透明的聚合物顆粒，并且通過延長反應(yīng)器的運行時間可以有效地去除AOC。因此重力驅(qū)動膜系統(tǒng)可以作為海水淡化的一種預(yù)處理方式，并且可以通過將負(fù)載載體的生物膜工藝與浸沒式重力驅(qū)動膜進(jìn)行組合以進(jìn)一步提高系統(tǒng)對有機(jī)碳的去除效率[7]。

2.3 重力驅(qū)動膜系統(tǒng)應(yīng)用于雨水回收

在水資源日益稀缺的今天，雨水作為一種可以輕松收集的天然資源被應(yīng)用于家庭、商業(yè)和工業(yè)中，并且有望達(dá)到飲用水的要求[23]。在中國的西北和西南地區(qū)，當(dāng)?shù)匾呀?jīng)有農(nóng)村居民將儲存的雨水或者地下水用作飲用水資源。但是雨水易受到嚴(yán)重污染，有機(jī)物、重金屬、營養(yǎng)物質(zhì)、多環(huán)芳烴和鹽已經(jīng)被確定為關(guān)鍵的污染物[24]。Zhang等人[25]指出雨水中含有1～36 200mg/L的沉積物、5.8～112.2μg/L的鉛、0.1～6.94mg/L的總磷，且每100mL雨水中就含有507～16 000個大腸桿菌(用MPN法估計)，這些都威脅著人類的健康。

迄今為止已經(jīng)有較多的雨水凈化方法。Li等人[26]發(fā)現(xiàn)用銅沸石作為過濾介質(zhì)處理雨水，可以達(dá)到較高的細(xì)菌去除率。Dobrowsky等人[27]評估了微濾系統(tǒng)處理儲存雨水的效率，結(jié)果表明對異養(yǎng)細(xì)菌以及大腸桿菌有良好的去除性能，但是對病毒去除性能較差。Zhang等人[25]搭建了生物濾池來處理雨水，結(jié)果表明可以得到質(zhì)量較高的飲用水。Kus等人[28]報道了實驗室規(guī)模的深層床過濾器(濾料為顆?；钚蕴?和重力驅(qū)動膜系統(tǒng)處理雨水的研究結(jié)果，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)降低了雨水的濁度、有機(jī)物濃度、溶解性有機(jī)碳濃度以及鉛的濃度，并且都低于《澳大利亞飲用水指南》的指標(biāo)值。裝置運行60天后的膜通量穩(wěn)定在0.47 L/(m2·h)，試點工廠實驗表明，顆?；钚蕴窟^濾系統(tǒng)和重力驅(qū)動膜系統(tǒng)可以降低雨水處理的成本與管理維護(hù)費用。

由此可見膜過濾系統(tǒng)由于具有占地面積小、細(xì)菌去除率高、化學(xué)藥劑投加量少等優(yōu)點，似乎更有希望成為雨水處理的工藝。其中重力驅(qū)動膜過濾系統(tǒng)由于不需要反沖洗與化學(xué)清洗，適用于分散化的水處理而受到雨水處理的關(guān)注。然而目前僅有Kus等[28]初步研究了顆粒活性炭過濾系統(tǒng)和重力膜驅(qū)動系統(tǒng)的雨水處理效果，并沒有單一地研究重力驅(qū)動膜系統(tǒng)的雨水處理效果。為此，Ding等人[6]搭建重力驅(qū)動膜系統(tǒng)對儲存雨水以及相同條件下儲存的自來水(殘留氯濃度為0.08mg/L)進(jìn)行了為期兩個月的平行實驗，期間不進(jìn)行任何的物理或化學(xué)清洗。結(jié)果表明系統(tǒng)對細(xì)菌與濁度的去除效果良好，但是由于雨水中微生物釋放的小分子代謝物不能被膜截留，因此DOC去除效果較差。系統(tǒng)前15天時膜通量迅速下降，最終穩(wěn)定在6～6.5 L/(m2·h)，且水力可逆污染占整個膜污染的90%，因此通過物理清洗即可恢復(fù)膜通量。與之相比，用于處理自來水的對照組膜穩(wěn)定通量只有4 L/(m2·h)，低于實驗組。這是因為粘附在膜表面的生物層具有較高的生物活性，因此提高了實驗組的膜通量。這些研究結(jié)果表明，重力驅(qū)動膜系統(tǒng)適用于分散式雨水處理。但是仍需更多的研究去尋找到提高小分子溶解性有機(jī)物去除率以及提升穩(wěn)定通量的方法。

2.4 重力驅(qū)動膜系統(tǒng)應(yīng)用于微囊藻毒素的降解

上世紀(jì)以來，人為的對淡水的營養(yǎng)輸入已經(jīng)導(dǎo)致水體中的藍(lán)藻出現(xiàn)爆發(fā)式增長[29]，并且氣候變化和全球變暖甚至可能會增加未來藍(lán)藻爆發(fā)的強(qiáng)度與頻次[30]。由于會產(chǎn)生微囊藻毒素以及有毒的次級代謝物，一些藍(lán)細(xì)菌成為了危害飲用水處理與飲用的最主要影響因素[31]。人類接觸微囊藻毒素的最主要途徑是通過飲用水而口服攝入，即使是飲用水中的微量、慢性的微囊藻毒素也可能提高肝癌的發(fā)病率[32]。正如我國所顯示的案例，肝癌的發(fā)病率普遍與水中的微囊藻毒素有關(guān)。因此世界衛(wèi)生組織已經(jīng)制定了標(biāo)準(zhǔn)，飲用水中的微囊藻毒素應(yīng)該低于1 μg /L。附著于藻細(xì)胞表面的微囊藻毒素一般可以通過常規(guī)的水處理工藝如混凝或絮凝來去除，然而在除藻過程中有可能造成藻細(xì)胞的破裂而釋放出微囊藻毒素，因此上述飲用水處理工藝對微囊藻毒素的去除是不完善的。目前，已經(jīng)提出了諸如粉末活性炭[33]、沉積物吸附[34]或臭氧氧化的策略來有效消除溶解性微囊藻毒素。然而這些工藝的開發(fā)與運行維護(hù)方面來講是昂貴的，因此不適用于發(fā)展中國家。

重力驅(qū)動超濾膜系統(tǒng)被考慮是用于生產(chǎn)飲用水的常見替代方案。重力驅(qū)動膜系統(tǒng)使用簡單、價格便宜的裝置，不需要外加電源運行，使用方式簡便，并且可以為病原體、疾病載體和懸浮固體提供有效的屏障[4]。進(jìn)水中的微生物活性以及總有機(jī)碳含量已經(jīng)被證明是重力超濾膜系統(tǒng)的影響因素，因為它們會在膜表面形成生物層。但是，目前重力膜系統(tǒng)對藍(lán)細(xì)菌細(xì)胞或者諸如微囊藻毒素的毒素降解的過程了解甚少。目前來講，異養(yǎng)細(xì)菌對微囊藻毒素具有生物降解作用[35]，其中降解效果最好的屬于對鞘氨醇單胞菌如鞘氨醇單胞菌[36]。然而，只有少數(shù)研究試圖將浮游生物菌落的組成與生物飲用水處理工藝連接起來，作為降解微囊藻毒素的有效方法[37]。Kohloer[38]等人模擬了銅綠微囊藻在湖水中爆發(fā)的狀態(tài)，讓其在培養(yǎng)21天后大量釋放微囊藻毒素，最后通過重力驅(qū)動膜系統(tǒng)對微囊藻毒素進(jìn)行處理。結(jié)果表明，重力膜系統(tǒng)對微囊藻毒素的降解作用發(fā)生在膜表面生物膜形成后(即裝置運行的一周后)，系統(tǒng)運行15天后濾膜表面的生物膜可以成功降解反應(yīng)器中的微囊藻毒素至低于1 μg /L。研究還發(fā)現(xiàn)生物膜中的菌群以能降解微囊藻毒素的菌群如β-葡聚糖桿菌為主。

2.5 重力驅(qū)動膜系統(tǒng)在水處理領(lǐng)域的其他應(yīng)用

全氟辛烷磺酸(PFOS)已經(jīng)被應(yīng)用于各種產(chǎn)品如涂料和半導(dǎo)體[39]的制造中，由于其對環(huán)境以及生態(tài)不利的問題在近幾十年來一直備受關(guān)注，目前主要通過能耗大的納濾或反滲透技術(shù)來處理這種頑固的表面活性劑。Guo等人[40]首次通過重力驅(qū)動高孔隙度的納米纖維膜來去除PFOS，結(jié)果表明在pH為4，離子強(qiáng)度為10mM的條件下膜與PFOS之間的靜電引力達(dá)到最大，因此去除效率也最高。在較低的膜通量條件下由于PFOS在膜內(nèi)部孔隙中停留時間增加，去除效率也會得到提高。并且經(jīng)過運行后的膜通過簡單的甲醇沖洗即可得到再生，仍然可以維持較高的PFOS去除率。研究還表明該系統(tǒng)未來有望應(yīng)用于PFOS的提取(如從PFOS高濃度廢水中提取PFOS)。

隨著世界上許多地區(qū)缺水狀況的日益嚴(yán)重，除了飲用水處理外，灰水處理也變得尤為重要[6]。Ding等人[6]對比了低壓重力驅(qū)動超濾膜生物反應(yīng)器中兩種不同的曝氣方式對灰水的處理效果，一個反應(yīng)器的膜表面被施加曝氣剪切應(yīng)力，而另一個反應(yīng)器運行過程中不施加曝氣剪切應(yīng)力。最終后者運行40天后達(dá)到穩(wěn)定膜通量2.0 L/(m2·h)，而前者由于施加曝氣剪切應(yīng)力的原因膜通量持續(xù)下降，最終于120天后穩(wěn)定在0.5 L/(m2·h)。施加曝氣剪切應(yīng)力的反應(yīng)器膜表面生物膜中具有更高的蛋白質(zhì)與多糖含量，比未施加曝氣剪切應(yīng)力的反應(yīng)器膜表面結(jié)下更多的可逆與不可逆膜污染。實驗結(jié)果表明低剪切應(yīng)力系統(tǒng)為分散式重力驅(qū)動膜系統(tǒng)處理灰水提過了合適的解決方案，但是仍然需要研究減少系統(tǒng)能耗與維護(hù)保養(yǎng)的方法。

Shao等人[41]為了提高重力驅(qū)動膜系統(tǒng)的性能，將薄層吸附劑預(yù)沉積在膜表面上(即吸附劑負(fù)載的重力膜系統(tǒng))進(jìn)行研究。實驗將預(yù)沉積粉末活性炭(PAC)、陰離子交換樹脂(AER)、二氧化硅(SiO2)和未改性的重力驅(qū)動膜系統(tǒng)進(jìn)行了對比，發(fā)現(xiàn)PAC與AER負(fù)載的重力膜系統(tǒng)對天然有機(jī)物的去除率提高了7.2%～43.5%，對微囊藻毒素、莠去津和雙酚A的去除率提高了7.9%～81.2%，對AOC的去除率提高了20.1%～34.4%。并且在膜表面的濾餅層中觀察到了雙層結(jié)構(gòu)，且由于吸附劑顆粒的存在濾餅層更加松散，最終膜穩(wěn)定通量為2.26～2.65 L/(m2·h)。這些結(jié)果表明預(yù)沉積吸附劑在膜表面可以在不降低膜通量的前提下顯著提高重力驅(qū)動膜系統(tǒng)的膜滲透物的質(zhì)量。

3 結(jié)論與展望

重力驅(qū)動膜濾技術(shù)越來越多地應(yīng)用于發(fā)展中國家的飲用水生產(chǎn)，其具有無需物理清洗、化學(xué)清洗以及反沖洗且運行維護(hù)方便等優(yōu)點，并且有望應(yīng)用于災(zāi)難時的應(yīng)急水處理。然而，仍有許多問題亟待進(jìn)一步研究解決。

3.1 根據(jù)不同水質(zhì)，選擇合適的膜或膜改性技術(shù)以應(yīng)用于重力驅(qū)動膜系統(tǒng)，大幅度降低膜的不可逆污染。

目前，新型膜和膜改性技術(shù)層出不窮，但針對于重力驅(qū)動超濾過程的膜制備與改性技術(shù)很缺乏。納米復(fù)合膜制備與改性技術(shù)是近年來的研究熱點。首先，在納米材料方面，可以選擇二氧化硅、二氧化鈦等零維金屬氧化物，碳納米管、活性碳纖維等一維碳材料，石墨烯、粘土等二維片層材料，沸石、金屬有機(jī)框架等三維新型材料。其次，在制備與改性方法方面，可采用原位共混的方式，也可采用表面接枝修飾的方式；最后，在功能化方面，可以增大膜孔徑的尺寸和均一度，可以利用表面親水性增強(qiáng)膜的抗污染性能，也可以利用荷電、吸附等特性實現(xiàn)膜過濾的功能化去除。

3.2 有選擇性地培養(yǎng)及調(diào)控重力驅(qū)動膜濾表面微生物的種類、數(shù)量及其群落結(jié)構(gòu)，以進(jìn)一步提高重力驅(qū)動膜的穩(wěn)定通量和去除水中微污染物。

重力驅(qū)動膜濾系統(tǒng)中生物捕食關(guān)系與生態(tài)群落平衡對其穩(wěn)定通量有重要影響。一方面，可以通過向膜系統(tǒng)中添加原生動物、后生動物，快速實現(xiàn)良性捕食關(guān)系，促使穩(wěn)定通量最大化。另一方面，可以通過曝氣、鐵錳納米氧化物強(qiáng)化、菌藻共生等手段調(diào)控生物群落關(guān)系，提高膜的抗污染性和微污染物去除率。

3.3 評估其與現(xiàn)行凈水工藝的匹配性，優(yōu)化最佳的操作壓力，開發(fā)低碳有效的預(yù)處理系統(tǒng)，擴(kuò)大重力驅(qū)動膜系統(tǒng)的規(guī)模，以達(dá)到工程應(yīng)用的要求。

從整體工藝的角度進(jìn)行重力驅(qū)動膜濾的操作參數(shù)優(yōu)化，將有利于評估其與現(xiàn)行凈水工藝的匹配性；其中，操作壓力決定了重力驅(qū)動膜的穩(wěn)定通量、反清洗周期、能耗等特性，優(yōu)化最佳的操作壓力極為重要。另外，開發(fā)混凝、活性炭吸附、沸石沉積、砂濾、慢濾、高錳酸鉀氧化等預(yù)處理技術(shù)，評價其在重金屬、農(nóng)藥、藻類、內(nèi)分泌干擾物等微污染物的強(qiáng)化去除效果。最后，需進(jìn)一步優(yōu)化重力驅(qū)動膜與現(xiàn)行凈水工藝的耦合條件，形成低碳、高效的膜處理工藝，達(dá)到工程應(yīng)用。