近來(lái)，新型冠狀病毒肺炎疫情牽動(dòng)著(zhù)每個(gè)國人的心，疫情防控戰役正酣，對于病毒會(huì )對水環(huán)境的影響也引來(lái)業(yè)界普遍關(guān)注和重視。

2011年1月，五位國內外學(xué)者聯(lián)合發(fā)布了以“Monitoring Microbial Removal in MBR”為題目的英文學(xué)術(shù)論文，用以進(jìn)行MBR系統中微生物降解過(guò)程的跟蹤和監測。近日，北控水務(wù)技術(shù)委員會(huì )委員、北控水務(wù)中部區總工孫曉航和帶領(lǐng)的技術(shù)團隊將此論文翻譯并進(jìn)行了深度解讀，以期對新型冠狀病毒肺炎疫情期間，MBR系統中、各大水環(huán)境微生物降解過(guò)程的跟蹤監測有所借鑒。

E20研究院水業(yè)研究中心解讀：超濾膜能很好地攔截病原微生物，但在MBR反應器運行的過(guò)程中，不可避免地會(huì )產(chǎn)生一些膜的損傷，可能會(huì )對污染物去除能力造成影響。

本文對不同介質(zhì)中不同的病原體，經(jīng)過(guò)不同損傷程度的超濾膜過(guò)濾后LRV（對數去除能力）的分析比較，得出結論為：

一、壓力衰減測試法不適用于監測和驗證MBR運行過(guò)程中污染物的對數去除率（LRV）。

二、在MBR系統中，出水濁度增加與膜損傷嚴重程度有關(guān)。若膜的損傷程度在一定范圍內，膜對病原體的去除能力不會(huì )受太大損害，因為病原體仍會(huì )被吸附在水中較大的膠團之上而難以通過(guò)膜；若膜受損過(guò)重，濁度會(huì )明顯增加，LRV明顯下降。

實(shí)驗中，對于本地病毒經(jīng)過(guò)MBR過(guò)濾后，觀(guān)察到的LRV中位數= 3.8 log，所有樣本集的95％LRV大于或等于3.1 log。

——E20研究院水業(yè)研究中心高級行業(yè)分析師 宋天辰

翻譯成文如下：

MBR系統中微生物降解過(guò)程的跟蹤監測

摘要

當今膜處理法已屬于常用飲用水處理工藝。然而由于飲用水與污水兩種介質(zhì)間存在的巨大差異，使得在飲用水膜處理領(lǐng)域中常用的方法論在MBR（膜生物反應器）工藝中的推廣應用受到了阻礙，因此，我們亟需一種有效的在線(xiàn)監測手段來(lái)了解MBR反應器中污染物的微生物降解過(guò)程。本文的主要目的就在于明確MBR反應器對污染物中微生物群落（包括原生物、細菌（含大腸桿菌群）和病毒）的對數去除能力，并找到一種能夠監測和證實(shí)其對數去除率（LRV）的實(shí)用方法。實(shí)驗中分別使用了全新的GE ZeeWeed?系列超濾膜以及人為制造了針孔、磨損和不同程度斷絲的超濾膜進(jìn)行測試。實(shí)驗中觀(guān)察到，通過(guò)壓力衰減測試計算出的各組LRV值基本上均低于污染物L(fēng)RV預測值，尤其是在膜受損的情況下。當膜的受損程度較大時(shí)，會(huì )引起污染物L(fēng)RV值的顯著(zhù)下降，這一結論與膜滲透物濁度在線(xiàn)監測結果相吻合。

我們對10組使用了GE ZeeWeed?超濾膜的MBR反應器實(shí)施了為期1.5年至7.5年不等的全面監測。每組反應器每隔數月定期采樣進(jìn)行大腸桿菌菌群濃度檢測。結果表明，大腸桿菌菌群濃度持續保持低水平，并大大低于出水水質(zhì)要求濃度。

關(guān)鍵詞：膜反應器，微生物降解，超濾，濁度

概述

GE ZeeWeed?系列超濾膜對于病原微生物是極佳的攔截屏障，然而在MBR反應器的運行環(huán)境中，不可避免地會(huì )出現一定程度的膜損傷，從而造成膜攔截效果的折損。對于完好的膜和受損的膜，病原微生物的去除程度尚無(wú)法準確預測。

在飲用水處理應用技術(shù)領(lǐng)域，美國環(huán)境保護署頒布的《膜過(guò)濾指南（2005）》中已提供了驗證膜材料完好性的推薦方法，包括直接監測法與間接監測法。目前已經(jīng)開(kāi)展了大量的工作以將膜完整性測試的結果與低壓和高壓膜在飲用水處理中的病原體去除能力聯(lián)系起來(lái)。Guo等人最近的（2010年）一項報告描述了多種用于低壓膜完整性的方法及其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，包括使用這些方法的三十多個(gè)參考文獻。Guibert和Colling（2011年）詳細介紹了使用最常用的工具監控膜完整性、病原體去除以及壓力衰減測試時(shí)對參數選擇的影響。

另一方面，在污水處理應用中，即使通常確定微生物去除率（例如Zanetti等（2010），Hirani等。（2010），Zhang和Farahbakhsh（2007））很少有人嘗試將去除能力與膜的完整性聯(lián)系起來(lái)。

這項工作的總體目的是為以下微生物污染物（原生動(dòng)物，細菌（大腸菌）和病毒）建立MBR對數清除值（LRV），并建立監測和驗證LRV的實(shí)用方法。測試是使用完整的GE?超濾膜和故意采用具有針孔、磨損和纖維切割損壞的膜進(jìn)行的。

具體目標如下：

A) 評估生物反應器中高固含量基質(zhì)對污染物L(fēng)RV的影響。這是污染物吸附到固體上以及從膜上的固體層動(dòng)態(tài)過(guò)濾的綜合作用。

B) 評估膜壓力衰減測試和在線(xiàn)滲透物濁度監控的有效性，以驗證MBR系統中的污染物L(fēng)RV。

C) 在MBR系統中建立污染物L(fēng)RV概率。

實(shí)驗方法

測試分兩個(gè)階段進(jìn)行。在階段1中，對中試膜組件（組件表面積為10 ft2)進(jìn)行測試。在階段2中，在典型的滿(mǎn)通量MBR設計條件下，對三個(gè)全規格的ZW500D?模塊（模塊總表面積1110 ft2）進(jìn)行測試。

對于這兩個(gè)階段，膜的完整性都會(huì )受到針孔，磨損和纖維切割的影響。在整個(gè)測試過(guò)程中，使用Hach Filtertrak 660 sc激光濁度儀在線(xiàn)測量滲透濁度，并進(jìn)行了氣泡點(diǎn)測試和壓力衰減測試。

階段1

第1階段實(shí)驗是序批式實(shí)驗，其中污染物直接接種到生物反應器中。接種和采樣遵循EPA膜過(guò)濾指導手冊中概述的程序。實(shí)驗的目標生物是腸病毒和隱孢子蟲(chóng)。根據USEPA的《膜過(guò)濾指南》，MS2噬菌體和枯草芽孢桿菌的孢子分別用作目標生物的替代物。

第1階段的主要目標是評估生物反應器中固體對污染物L(fēng)RV的影響。因此，在三個(gè)子階段1a、1b和1c中測試了三個(gè)模型。對于階段1a，生物反應器裝滿(mǎn)了清水（沒(méi)有固體）。對于階段1b，中試生物反應器中裝滿(mǎn)了清水和膠體懸浮物（固體，但無(wú)生物活性）。對于階段1c，中試生物反應器裝滿(mǎn)了來(lái)自相鄰運行中的MBR系統的混合液。

編輯：徐冰冰