余韋， 劉陽(yáng)， 李賽賽， 王春達(dá)， 許召贊，3， 孫慧芳，3

（1.山西大學(xué) 資源與環(huán)境工程研究所， 太原 030006； 2.中國(guó)市政工程?hào)|北設(shè)計(jì)研究總院有限公司北京分院，北京 100141； 3.山西省黃河實(shí)驗(yàn)室， 太原 030006）

曝氣是好氧膜生物反應(yīng)器（MBR）處理工藝的基本過(guò)程， 也是其動(dòng)力消耗的主要環(huán)節(jié)， 占污水廠運(yùn)行能耗的45%～75%［1-2］。 曝氣既要滿足微生物生長(zhǎng)代謝的需要， 也要滿足氣液固三相混合均勻的攪拌動(dòng)力需求， 同時(shí)還要保證氣泡運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的剪切力可改善污染物在膜表面的附著積累， 減緩膜污染。 膜曝氣系統(tǒng)一般采用大氣泡曝氣， 以此來(lái)提高紊流并產(chǎn)生較大剪切力。 由于氣泡尺寸過(guò)大， 普遍存在著充氧效率低及氧利用率低的問(wèn)題， 且較大的剪切力也容易造成膜的機(jī)械損壞及高能耗。 不同規(guī)模MBR 的 曝 氣 量（0.23 ～1.72 m3／h）相 差 很 大［3］，說(shuō)明MBR 的曝氣系統(tǒng)存在較大的優(yōu)化空間。

微氣泡通常指直徑在50 μm 以下的微小氣泡。與普通氣泡相比， 微氣泡直徑小、 比表面積大， 并且在水中停留時(shí)間長(zhǎng)［4-6］。 與傳統(tǒng)大中氣泡（直徑大于200 μm）曝氣方式相比， 微氣泡曝氣具有高氧轉(zhuǎn)移效率和動(dòng)力充氧效率、 低壓降、 低運(yùn)行費(fèi)用、 適宜微生物吸收的氣泡尺寸等優(yōu)點(diǎn)， 近年來(lái)在污水處理、 河道修復(fù)等工程中取得廣泛應(yīng)用［7］。 此外， 微氣泡界面電位高， 可通過(guò)自身增壓溶解破裂產(chǎn)生瞬間壓力波、 羥基自由基（·OH）等［8］， 能夠在膜污染控制中發(fā)揮積極作用［9］。 因此， 研究微氣泡曝氣對(duì)MBR 工藝強(qiáng)化的過(guò)程及機(jī)制， 對(duì)于提升MBR 工程化應(yīng)用潛能具有重要意義。

本研究綜述了微氣泡曝氣在MBR 中的應(yīng)用研究， 從氧傳質(zhì)效率、 污染物去除、 膜污染控制3 個(gè)方面展開(kāi)綜述， 針對(duì)如何更好地將微氣泡曝氣應(yīng)用于MBR 工藝中進(jìn)行了分析與展望， 以期為MBR工藝的優(yōu)化運(yùn)行提供指導(dǎo)。

1 微氣泡曝氣過(guò)程中的氧傳質(zhì)及其影響因素

1.1 氧的傳質(zhì)擴(kuò)散

空氣中的氧以氣泡的形式帶入反應(yīng)器， 需要經(jīng)過(guò)由氣相到液相， 再由液相到生物相的傳遞后， 才能參與微生物細(xì)胞內(nèi)的需氧代謝［10］。 氣-液傳質(zhì)是曝氣供氧的關(guān)鍵限制步驟之一。 目前用來(lái)描述氣-液界面?zhèn)髻|(zhì)過(guò)程的經(jīng)典模型主要有Whitman 提出的雙膜理論［11］、 Higbie 提出的溶質(zhì)滲透模型［12］以及Danckwerts 提出的表面更新模型［13］。 上述理論中，雙膜理論在水處理領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛， 它的基本假設(shè)是相接觸的氣相、 液相兩側(cè)均存在穩(wěn)定的氣膜和液膜， 氣體以分子擴(kuò)散的方式通過(guò)氣膜和液膜， 并在氣液界面達(dá)到平衡［11］。 由于氧的溶解度較低， 氧在氣液相間的傳質(zhì)阻力主要集中于雙膜的液膜中，氧傳質(zhì)系數(shù)KLa 的數(shù)學(xué)表達(dá)式如式（1）所示［14］：

式中： KLa 為氧傳質(zhì)系數(shù)， 即以濃度差為推動(dòng)力的體積傳遞系數(shù)， s-1； KL為液膜傳質(zhì)系數(shù)， m／s；A 為氣液兩相接觸面積， m2； V 為液相主體容積，m3。

根據(jù)雙膜理論， 在曝氣過(guò)程中可通過(guò)增大氣液接觸面積來(lái)提高傳質(zhì)效率。 微氣泡直徑小、 氣液接觸面積大， 且氣體溶解速率快、 在水中停留時(shí)間長(zhǎng)， 非常適合于高氣液傳質(zhì)效率需求的好氧生物反應(yīng)過(guò)程。 張炎等［15］利用一種特殊的氣體分布器來(lái)減少氣泡間的并聚作用， 發(fā)現(xiàn)氣泡尺寸減少50%，可使比表面積增加近80%， 氧傳質(zhì)系數(shù)提高10%～40%。 劉春等［16］通過(guò)研究不同運(yùn)行參數(shù)對(duì)曝氣過(guò)程中氧傳質(zhì)的影響， 發(fā)現(xiàn)微氣泡曝氣可獲得較高的氣含率和較長(zhǎng)的氣水接觸時(shí)間， 氧總傳質(zhì)系數(shù)和傳質(zhì)效率明顯優(yōu)于傳統(tǒng)氣泡曝氣。 實(shí)際上， 采用微氣泡曝氣提高氣液兩相間的氧傳質(zhì)效率就是雙膜理論在水處理過(guò)程中的應(yīng)用體現(xiàn)。 此外， 微氣泡體積小， 具有極大的比表面積， 氣液界面處的表面張力大。 在強(qiáng)表面張力的作用下， 微氣泡體積逐漸縮小， 氣泡內(nèi)部壓力達(dá)到限值后會(huì)破裂。 微氣泡這種收縮過(guò)程中的自增壓性質(zhì)， 會(huì)在水中的溶解氧濃度達(dá)到飽和時(shí)， 仍可進(jìn)行氣液傳質(zhì)， 極大地增強(qiáng)氣液界面的傳質(zhì)效率［6］。

1.2 氧傳質(zhì)擴(kuò)散的影響因素

在廢水處理中， 經(jīng)常用基于Fick 定律的氧傳遞速率表征氧轉(zhuǎn)移速率。 就單位體積廢水而言， 氧轉(zhuǎn)移速率通常用下式表示［17］：

式中： OTR 為氧轉(zhuǎn)移速率， kg［O2］／h； c* 為飽和溶解氧質(zhì)量濃度， mg／L； cb為水體中實(shí)際的溶解氧質(zhì)量濃度， mg／L。

（c* - cb）表征了氧擴(kuò)散推動(dòng)力的大小， 提高氣-液間的氧轉(zhuǎn)移速率， 需要提高推動(dòng)力（c*-cb）或氧傳質(zhì)系數(shù)KLa。 在實(shí)際的廢水處理過(guò)程中， 水質(zhì)、 水溫、 氧分壓、 曝氣器孔徑、 操作條件等因素都會(huì)對(duì)（c*-cb）或KLa 產(chǎn)生影響［18］。 在實(shí)際廢水處理中， 都需要通過(guò)試驗(yàn)或其他手段進(jìn)一步驗(yàn)證這些因素的影響。

（1） 水溫。 水溫對(duì)氧轉(zhuǎn)移速率影響較大。 水溫越高， 水的粘滯性越低， 分子擴(kuò)散能力越高， 液膜厚度會(huì)隨之減小， 氧傳質(zhì)系數(shù)會(huì)升高； 水溫對(duì)飽和溶解氧濃度也會(huì)產(chǎn)生重要影響， 而飽和溶解氧濃度是構(gòu)成氧擴(kuò)散推動(dòng)力的重要因素， 水溫越高， 飽和溶解氧濃度越低， 推動(dòng)力越低。 鄒聯(lián)沛等［19］、 孫從軍等［20］通過(guò)水體曝氣增氧試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)， 水溫在10 ～30 ℃的范圍內(nèi)， 氧轉(zhuǎn)移速率會(huì)隨水溫的升高而減小， 說(shuō)明水溫變化引起飽和溶解氧濃度的變化對(duì)氧轉(zhuǎn)移速率起著決定作用。

（2） 氧分壓。 水中飽和溶解氧濃度受氧分壓的影響。 根據(jù)亨利定律， 增加氣相中的氧分壓， 可提高液相中的氧平衡濃度。 因此通過(guò)加大反應(yīng)器內(nèi)的壓力或提高氣體中的氧含量， 如采用純氧曝氣、 深井曝氣、 加壓曝氣、 氣液射流曝氣等， 都可以通過(guò)提高飽和溶解氧濃度來(lái)提高氧傳遞的推動(dòng)力。 某企業(yè)利用一種射流曝氣裝置， 結(jié)合純氧曝氣， 在焦化廢水處理中可有效提升充氧動(dòng)力效率， 純氧利用率可達(dá)91%以上［21］。

（3） 污水水質(zhì)。 污水中含有的某些表面活性物質(zhì)、 還原性物質(zhì)會(huì)影響氧的氣液傳質(zhì)過(guò)程。 表面活性劑對(duì)氧傳質(zhì)的影響存在兩方面作用， 一方面表面活性劑可降低液體表面張力， 減小氣泡直徑， 通過(guò)增加氣液接觸面積來(lái)增強(qiáng)傳質(zhì)； 另一方面， 有些表面活性劑會(huì)聚集在氣液界面， 形成分子膜阻礙氧分子的擴(kuò)散轉(zhuǎn)移。 有研究表明， 城市污水中的表面活性物質(zhì)總體表現(xiàn)出降低氧傳質(zhì)系數(shù)的特征［22］。 此外， 污水中還存在大量離子， 尤其是NH4＋、 NO2-、S2-等會(huì)增加生物處理過(guò)程對(duì)溶解氧的消耗； 一些有機(jī)污染物作為營(yíng)養(yǎng)成分會(huì)影響微生物的攝氧速率。 現(xiàn)階段， 水質(zhì)特征對(duì)氧傳遞的影響機(jī)理缺乏深入研究， 在實(shí)際工程應(yīng)用中曝氣工藝和條件的選擇大多數(shù)情況下處于“經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ健保?經(jīng)常出現(xiàn)因供氧不足引起的污染物去除率低以及因供氧過(guò)剩導(dǎo)致的運(yùn)行能耗過(guò)高等問(wèn)題。

（4） 曝氣器孔徑。 曝氣器孔徑影響氣泡大小，而氣泡大小與充氧性能有直接關(guān)系。 曝氣器釋放的氣泡越小， 氣泡從底部到達(dá)表面就越慢， 在水中的停留時(shí)間就越長(zhǎng)， 氧傳質(zhì)效率就越好。 莊健等［23］通過(guò)測(cè)試不同孔徑下微孔曝氣盤的充氧效果， 發(fā)現(xiàn)氧傳質(zhì)系數(shù)、 增氧能力均隨孔徑的減小而增加。Ashley 等［24］研究指出， 減小微孔曝氣器的孔徑雖然可顯著提高氧傳質(zhì)系數(shù)和動(dòng)力效率， 但相應(yīng)地增加了阻力。 在孔徑為20 ～300 μm 范圍內(nèi)， 曝氣動(dòng)力消耗呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)， 且孔徑約為50 μm 時(shí)動(dòng)力消耗最低。 由此可見(jiàn)， 微氣泡的曝氣孔徑、 氧傳質(zhì)效率和運(yùn)行能耗之間存在一個(gè)優(yōu)化的范圍。 在保證氧傳質(zhì)效率的同時(shí)， 選擇合適的微孔曝氣器孔徑有利于污水處理工程的節(jié)能降耗。

（5） 操作條件。 微氣泡曝氣過(guò)程中的一些操作條件， 如攪拌速率、 通氣流量、 曝氣裝置的布置方式、 液體紊流程度等會(huì)對(duì)氧傳質(zhì)系數(shù)產(chǎn)生重要影響。 攪拌可強(qiáng)化氣液混合提高傳質(zhì)， 還可將氣泡分散成細(xì)小氣泡， 并阻止氣泡聚并， 增大氣液接觸面積。 此外， 攪拌也有助于形成渦流， 延長(zhǎng)氣泡在水中的停留時(shí)間； 或者形成湍流減少液膜厚度， 降低傳質(zhì)阻力［9］； 通氣流量增大可促進(jìn)氣泡聚并， 減小氣泡比表面積， 降低氧傳質(zhì)系數(shù)。 此外， 液體的紊流程度增加， 可使氣液兩相充分接觸， 有利于氣液傳質(zhì)， 且紊流和氣泡的形成、 上升、 破裂有助于氣泡液膜的更新和氧的轉(zhuǎn)移［18］。 歸納起來(lái)， 通過(guò)控制操作條件實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器中合理的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)， 對(duì)于提高氧傳質(zhì)系數(shù)有非常重要的意義。

需要注意的是， 想要實(shí)現(xiàn)這些提高反應(yīng)系統(tǒng)氧負(fù)荷效率或氧動(dòng)力效率的工藝模式， 離不開(kāi)供氧量與實(shí)際工藝需氧量之間平衡的精確控制。 溶解氧濃度過(guò)低會(huì)抑制好氧微生物活性， 降低污水處理效率； 過(guò)高會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生大量剩余污泥， 增加能源消耗和運(yùn)行費(fèi)用。 因此， 在污水處理過(guò)程中， 不能片面地提高供氧量， 而應(yīng)該把溶解氧控制在污染物同化分解的水平上， 實(shí)現(xiàn)污染物去除、 污水處理能耗、運(yùn)行成本等多方面效率的綜合提升。

2 微氣泡曝氣對(duì)膜污染的影響

在膜池中引入氣體作為第二相流經(jīng)膜表面， 通過(guò)兩相流增強(qiáng)膜表面剪切是控制膜污染的有效方法之一［25］。 提高膜表面剪切力有助于曝氣沖刷膜表面污垢， 控制膜表面濃差極化和濾餅層形成， 以及延長(zhǎng)膜過(guò)濾運(yùn)行周期。

剪切力主要由曝氣引起的氣液運(yùn)動(dòng)狀態(tài)所決定， 受氣泡形貌和氣泡流態(tài)影響較大［26］。 不同的氣泡尺寸、 氣液流量及其比值使得兩相流會(huì)產(chǎn)生多種流型， 最為常見(jiàn)的是泡狀流、 段塞流、 攪拌流和環(huán)狀流。 氣泡尺寸遠(yuǎn)小于膜間距時(shí)， 氣泡流態(tài)以泡狀流為主； 氣泡尺寸接近或大于膜間距時(shí)， 氣泡流態(tài)以段塞流為主； 當(dāng)氣體流量較大， 氣泡尺寸接近或大于膜間距時(shí)， 會(huì)形成攪拌流； 隨著氣液比的進(jìn)一步增加， 氣體流速較高時(shí)， 則形成環(huán)狀流［27-29］。 4種氣泡流態(tài)中， 泡狀流和段塞流都能有效控制膜污染， 而段塞流產(chǎn)生的膜面剪切力相對(duì)更大［30］。Wang 等［31］利用流體力學(xué)方法模擬了平板膜間不同尺寸氣泡的運(yùn)動(dòng)軌跡， 發(fā)現(xiàn)直徑小于1 mm 的氣泡能夠在膜組件之間引起更強(qiáng)的多相流動(dòng)， 有利于形成穩(wěn)定強(qiáng)勁的氣液循環(huán)， 從而產(chǎn)生更強(qiáng)的剪切力。段塞流所帶來(lái)的剪切應(yīng)力較大， 會(huì)使污泥粒徑減小， 并促使菌膠團(tuán)中的胞外聚合物（EPS）釋放， 加劇膜污染［29］。

有研究表明， 由于微氣泡尺寸較小， 采用微氣泡曝氣時(shí)， 兩相流一般以泡狀流為主， 對(duì)膜表面污染層的沖刷效率通常低于段塞流， 這在一定程度上會(huì)減弱剪切力對(duì)膜池中污泥生長(zhǎng)代謝的負(fù)面作用［30-31］。 Xie 等［32］對(duì)比研究了常規(guī)曝氣與微氣泡曝氣對(duì)污泥粒徑的影響， 結(jié)果表明在相同溶解氧條件下微氣泡曝氣的污泥平均粒徑明顯大于傳統(tǒng)曝氣，極大地減緩了污泥顆粒在膜表面的沉積。 Gao 等［33］的研究表明， 微氣泡曝氣條件下活性污泥中絲狀菌數(shù)量明顯減少， 有效降低了污泥混合液中EPS、 蛋白以及高分子溶解性微生物代謝產(chǎn)物（SMP）的含量， 減緩膜污染。

此外， 微氣泡自身特性也能在膜污染控制中發(fā)揮積極作用。 微氣泡氣液界面的表面張力對(duì)氣泡的擠壓作用會(huì)造成氣泡內(nèi)部壓力升高， 直徑不斷減小， 導(dǎo)致氣泡自我收縮并最終破滅， 氣泡破滅時(shí)產(chǎn)生的瞬間壓力波能夠直接作用于膜外層污染物， 使其脫落； 微氣泡可以進(jìn)入膜面污染物內(nèi)部， 破滅時(shí)產(chǎn)生的壓力波甚至可以破壞污染物結(jié)構(gòu)并使其剝落［34］； 微氣泡表面荷負(fù)電， 可以吸附水中的陽(yáng)離子和有機(jī)物； 微氣泡破裂產(chǎn)生·OH 還可氧化降解水中的有機(jī)污染物［8］。 Agarwal 等［35］利用微氣泡清洗污染后的尼龍膜， 研究結(jié)果表明微氣泡可有效去除膜表面粘附的微生物、 胞外多糖以及蛋白質(zhì)等污染物。 Lee 等［36］對(duì)比研究了傳統(tǒng)氣泡曝氣和微氣泡曝氣對(duì)聚四氟乙烯膜的清洗效果， 結(jié)果表明微氣泡曝氣能更有效地去除膜表面的膠體與顆粒物。

綜上所述， 相較于常規(guī)氣泡曝氣， 應(yīng)用微氣泡曝氣控制膜污染具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。 采用有效的觀測(cè)或分析手段， 研究微氣泡曝氣過(guò)程中的流體力學(xué)行為， 考察氣液兩相流對(duì)膜池中微生物生長(zhǎng)代謝的影響， 從微觀上分析微氣泡與膜面、 污染物質(zhì)之間的作用機(jī)理， 都是未來(lái)值得探究的方向， 有助于拓展微氣泡曝氣在膜污染控制領(lǐng)域的應(yīng)用。

3 微氣泡曝氣對(duì)污染物去除的影響

高效的供氧過(guò)程是好氧微生物利用氧的前提，也是生物降解污染物的關(guān)鍵因素。 污水好氧生物處理過(guò)程中， 微氣泡高效的氣液傳質(zhì)效率及存在時(shí)間長(zhǎng)的特性， 可有效提高溶解氧濃度， 有利于提高好氧微生物活性以及生物量， 能夠縮短反應(yīng)器啟動(dòng)時(shí)間并獲得更高的生物量， 有助于污染物的穩(wěn)定、 高效去除［6］。 將微氣泡曝氣應(yīng)用于MBR 反應(yīng)器中， 在充氧性能、 污染物去除等方面也有明顯優(yōu)勢(shì)。 有研究表明， 采用微氣泡曝氣（SPG 膜）能有效減少膜池死角， 氧氣的利用率可接近100%［37］。 Zhuang 等［38］對(duì)比了傳統(tǒng)曝氣與微氣泡曝氣條件下MBR 處理污水的效能， 發(fā)現(xiàn)微氣泡曝氣條件下有機(jī)物（尤其是酚類物質(zhì)）的去除效率顯著高于傳統(tǒng)曝氣系統(tǒng)。 張宏揚(yáng)［39］將膜組件置于氣升式氧化溝的曝氣升流區(qū)，底部采用微氣泡曝氣， 并對(duì)比了在相同曝氣量下大氣泡曝氣方式的污染物去除效果， 結(jié)果表明微氣泡曝氣與傳統(tǒng)氣泡曝氣條件下， COD 去除率分別為86.6% 和85.8%， 氨 氮 去 除 率 分 別 為97.2% 與93.7%。 胡鋒平等［40］的研究表明將微氣泡曝氣應(yīng)用于MBR 處理城市污水的實(shí)際工程中， 能夠有效提高M(jìn)BR 的抗沖擊負(fù)荷能力， COD 平均去除率達(dá)到97.35%， 出水水質(zhì)穩(wěn)定。

此外， 微氣泡界面電位高， 比表面積大， 對(duì)水中的污泥絮體、 懸浮物、 膠體物質(zhì)以及油類等污染物具有良好的吸附去除效果； 且微氣泡表面荷負(fù)電， 30 μm 以下的氣泡荷電量約為-40 mV［41］， 利用其負(fù)電性， 還可吸附去除水中帶正電的物質(zhì)。Liu［42］利用微氣泡耦合混凝工藝預(yù)處理印染廢水，可實(shí)現(xiàn)對(duì)污水中COD、 色度以及油類物質(zhì)去除效率的同步提升， 且污水可生化性也明顯改善。 在黑臭水體的治理與修復(fù)過(guò)程中， 微氣泡曝氣在污染物的去除效率、 處理時(shí)間等方面， 也明顯優(yōu)于常規(guī)曝氣。 在實(shí)際應(yīng)用中， 經(jīng)常協(xié)同其他氧化條件，如臭氧、 紫外線、 雙氧水等促使微氣泡產(chǎn)生更多的·OH， 強(qiáng)化微氣泡對(duì)有機(jī)物的氧化降解能力。

綜上， 微氣泡曝氣在提高污染物去除效能方面具有明顯優(yōu)勢(shì)， 但在應(yīng)用過(guò)程中也存在一些問(wèn)題，如污泥容易附著于微氣泡表面， 導(dǎo)致污泥上浮聚集、 沉降性能下降［43］； 此外， 微氣泡生成的·OH越多， 越容易造成微生物的氧化損傷。 研究發(fā)現(xiàn)，在生物流化床、 生物固定床、 生物填料等好氧生物系統(tǒng)中， 采用微氣泡曝氣可有效避免上述問(wèn)題， 且能顯著提高氧利用率、 生物膜形成速率、 反應(yīng)器啟動(dòng)時(shí)間以及污染物去除效率等［44］。 因此， 將微氣泡曝氣技術(shù)應(yīng)用于MBR 時(shí)， 可考慮將微生物固定于載體或填料上， 避免污泥上浮以及活性氧自由基等直接接觸微生物， 從而提高M(jìn)BR 的整體運(yùn)行效能。

4 結(jié)語(yǔ)

曝氣系統(tǒng)是MBR 的核心單元， 關(guān)系著污染物去除效果與膜分離單元的穩(wěn)定高效運(yùn)行， 同時(shí)也是污水處理能耗與工藝運(yùn)行成本的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 微氣泡曝氣應(yīng)用于MBR 的積極效應(yīng)十分明顯， 在應(yīng)用過(guò)程中尚存在一些問(wèn)題值得深入探索， 主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1） 微氣泡與膜組件的適配性。 當(dāng)前的微孔曝氣-MBR 耦合工藝常采用中空纖維膜， 這是因?yàn)樾〕叽鐨馀菖c中空纖維膜接觸更充分， 氣泡對(duì)膜絲的沖刷也更均勻。 對(duì)于平板膜， 由于氣泡尺寸遠(yuǎn)小于膜間距， 對(duì)膜表面的沖刷效率明顯降低， 不易控制膜污染。 因此， 微氣泡曝氣系統(tǒng)應(yīng)用于MBR 中存在膜組件適配單一的問(wèn)題。 在今后的研究中， 一方面可根據(jù)微氣泡特性研發(fā)新型適配膜組件； 另一方面可考慮耦合微氣泡-移動(dòng)床膜生物反應(yīng)器， 通過(guò)增加載體與膜表面的沖刷、 減小懸浮污泥濃度， 解決膜污染的問(wèn)題。

（2） 微氣泡應(yīng)用于MBR 缺乏明確的臨界值。氣泡尺寸減小雖然利于氣液兩相傳質(zhì)， 但尺寸過(guò)小不利于紊流， 反過(guò)來(lái)會(huì)對(duì)氧的擴(kuò)散產(chǎn)生不利影響。這需要在現(xiàn)有曝氣理論的基礎(chǔ)上開(kāi)拓思路， 突破氣液傳質(zhì)過(guò)程的傳統(tǒng)認(rèn)知、 明晰氣泡攪拌與氧傳質(zhì)的關(guān)系、 氧氣的溶解過(guò)程等科學(xué)問(wèn)題。

（3） 微氣泡曝氣器的污堵問(wèn)題。 在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中， 微生物及其代謝產(chǎn)物會(huì)在微氣泡曝氣器的氣孔表面和內(nèi)部逐漸積累， 水中的鈣、 鎂、 鐵類等無(wú)機(jī)鹽也易沉積在曝氣器表面形成無(wú)機(jī)垢， 堵塞氣孔并增強(qiáng)氣泡并聚， 會(huì)對(duì)氧傳輸造成不利影響， 同時(shí)增加曝氣能耗， 也會(huì)加速曝氣器的老化。 建議根據(jù)污水水質(zhì)特征、 反應(yīng)器流體力學(xué)特征， 了解曝氣器的污染趨勢(shì)與污染物成分， 并制定有效的清洗措施， 同時(shí)研發(fā)新型抗污染的曝氣材料及曝氣設(shè)備。

（4） MBR 曝氣節(jié)能與優(yōu)化控制的問(wèn)題。 曝氣過(guò)程中的供氧過(guò)量或不足、 泥水混合不充分等都是MBR 運(yùn)行過(guò)程中的常見(jiàn)問(wèn)題。 應(yīng)著重對(duì)MBR 曝氣系統(tǒng)進(jìn)行精細(xì)化控制， 在曝氣區(qū)域設(shè)計(jì)以生物反應(yīng)過(guò)程為主的小流量曝氣區(qū)和以沖刷膜表面為主的大流量曝氣區(qū)， 并根據(jù)污染物負(fù)荷與膜污堵情況精準(zhǔn)調(diào)節(jié)不同區(qū)域的曝氣量， 實(shí)現(xiàn)曝氣系統(tǒng)的節(jié)能降耗。