据调查数据显示，全球MBR容量已达2000万吨/天。如何高效经济地进行膜清洗具有广泛的研究和应用价值？
引言
膜生物反应器（MBR）与传统的活性污泥（CAS）工艺相比，具有占地面积小，出水水质好，污泥产率低等显著优势。因而被越来越广泛地应用于污水处理。然而，膜污染仍然是MBR应用过程中不可规避的问题。
目前，广泛应用于污水处理厂中缓解MBR膜污染的措施包括混凝、物理清洗、化学清洗等。其中，以次氯酸钠（NaClO）辅助的化学反冲洗和在线清洗是应用最为广泛的膜污染控制策略，其可显著延长MBR的运行时间，减少离线清洗频率，使MBR运行更具可持续性。然而，由于含氯化学清洗剂常会产生有害的卤代副产物，对产品水质、环境可持续性和人类健康等造成潜在威胁。
基于此，本研究采用了无氯且具有较强氧化性的过一硫酸盐（peroxymonosulfate，PMS）作为MBR新型在线化学清洗剂，研究了其在二价铁活化情况下对膜污染清洗的效率，并讨论了其技术可行性和经济有效性。本研究结果有望提供一种清洁安全的MBR在线化学清洗剂以替代常规NaClO，助力MBR的推广应用。
化学清洗效率研究
研究了PMS、NAClO和二价铁活化的PMS对MBR膜污染的清洗效率。图1结果显示，经过10分钟的清洗，随着浓度从10 mg/L增加到200 mg/L，PMS和NaClO的膜清洗效率分别从82.2％增加到95.0％和86.4％增加到95.4％，表明在相同剂量下PMS对污垢膜的清洗效率与NaClO相当。当采用二价铁对PMS进行活化后（PMS/Fe2+摩尔比为3.0），在PMS浓度为10 mg/L、50 mg/L和100 mg/L时，污垢膜的清洗效率分别可达91.0％、94.6％和98.2％。这表明经二价铁活化的PMS的膜清洗效率得到了显著提高，其在50 mg/L时的在线化学清洗效率即已达到200 mg/L未活化PMS和NaClO的化学清洗效率。进一步研究发现，二价铁的添加强化了PMS在污染层中对有机污垢的去除和微生物的抑制，从而显著降低了污垢对膜表面的粘附，极大延缓了膜的再次污染。
技术可行性和经济有效性分析
在线化学清洗是缓解MBR膜污染的常规策略，为达到较好的清洗效果，普遍采用的化学清洗剂次氯酸盐浓度往往需要达到几百甚至上千毫克每升。另一方面，在大规模MBR系统中，低剂量高频次的化学反冲洗和在线清洗对实现系统的长期可持续运行更有效，并可降低膜离线清洗的次数。有鉴于此，开发低剂量且高效的化学清洗剂用于替代高剂量的次氯酸盐具有现实意义。
本研究表明，经二价铁活化的PMS可在50 mg/L浓度下实现200 mg/L的NaClO对污垢膜的化学清洗效率，即可降低75%的试剂用量，不仅可实现低剂量高效的膜污染控制，且显著降低了化学剂的使用成本。另一方面，PMS已被用于游泳池水和水产养殖业的安全消毒，而亚铁盐亦常作为水处理过程中的经济性絮凝剂。因此，二价铁活化的PMS用于污水处理过程中MBR膜污染的控制具有技术可行性。
综上，二价铁活化的PMS可作为NaClO的替代清洗剂用于MBR膜污染的控制，兼具技术可行性和经济有效性，具有较高的研究和应用前景。
原标题：高效经济型MBR化学清洗剂：二价铁活化过一硫酸盐
