重力驱动膜滤技术净水效能优化策略研究进展
摘要：重力驱动膜滤技术（GDM）因其运行成本低、出水水质高、通量稳定、无需反洗等优点，在水处理领域尤其是分散型饮用水的安全保障方面展现出显著优势。但GDM稳定通量略低、对部分污染物去除能力有限等缺点限制了其推广应用。基于重力驱动膜滤技术净水效能优化提升的研究和应用需求，从GDM技术的稳定通量、污染物去除效能、膜污染控制及膜清洗等角度出发，综述GDM效能调控策略的研究进展。讨论了进水水质改善、生物滤饼层结构调控、操作参数优化、膜组件配置、膜材料改性及联用技术在提高GDM净水效能方面的作用，阐述了膜污染控制方法和膜清洗策略，并对围绕GDM技术的科研和实践方向进行展望，为扩大GDM的使用范围，加速推进GDM技术在水厂等实际工程中的实践应用提供支撑。
关键词:重力驱动膜；净水效能；稳定通量；生物滤饼层；膜污染
亮 点
从稳定通量的提升、污染物去除能力的提升、膜污染控制及膜清洗策略三方面梳理了GDM系统净水效能的优化方向。
讨论了进水水质改善、生物滤饼层结构调控、操作参数优化、膜组件配置、膜材料改性及联用技术在提高GDM净水效能方面的作用，阐述了膜污染控制方法和膜清洗策略。
对围绕GDM技术的科研和实践方向进行展望，为扩大GDM的使用范围、加速推进GDM技术在实际工程中的应用提供支撑。
研究内容
GDM同时耦合了生物滤饼层和超滤工艺的双重功效，大大提高了对水中有机污染物、致病微生物等的去除效能。然而，在实际水体的运行中，GDM工艺仍存在一定局限性。本文围绕GDM系统稳定通量的提升、GDM系统污染物去除能力的提高、以及膜污染控制及膜清洗三个方面，对重力驱动膜滤技术净水效能的优化策略进行了综述与归纳，为改善GDM系统在实际应用过程中的短板问题提供理论支撑。
1）GDM系统稳定通量的提升。
采用一定手段（混凝、吸附、预氧化、滤池等）对进水水质进行改善，可缓解滤膜的污染物负荷，从而使GDM稳定通量得到提升。通过投加颗粒物质、调控生物多样性与生物活性、以及生物间的捕食作用，提高生物滤饼层的粗糙度和多孔性，降低EPS浓度，有助于提高GDM的稳定通量。对静水压力、水温、溶解氧含量、运行方式及膜组件配置等操作参数进行优化，可在一定程度上提高稳定通量。
2）GDM系统污染物去除能力的提升。
通过表面涂敷、表面沉积、表面接枝、共混改性等不同的改性方法，可赋予膜表面功能化的特定性质，通过改善滤饼层结构，进而提升GDM系统对污染物的去除。不同改性方法具有各自优缺点，应当视原水中待处理的污染物类型，合理选择膜改性方法。改善膜前进水水质，降低过膜污染物负荷，同样能够显著提升GDM系统的污染物去除效率。驱动压力、温度、溶解氧浓度、进水pH等环境条件也能影响GDM净水效能。
3）膜污染控制及膜清洗。
由于GDM中胶体或颗粒物的沉降积累导致的不可逆膜污染会严重影响膜的过滤和分离性能。为延长滤膜使用周期、降低系统运行成本，应当进行膜污染控制。可通过改善膜前进水水质、对滤膜进行亲水改性，或采用间接运行、旋转膜组件、增加曝气与振动等方法缓解滤膜的污染。此外，针对不同的进水水质，可通过实验摸索最佳的膜清洗方法（酸洗、碱洗）或复合清洗策略，以期延长膜的使用寿命，降低运行成本。
结 论
GDM技术因其绿色、高效、低成本等优点，在水处理领域展现出显著优势。基于重力驱动膜滤技术净水效能优化提升的研究和应用需求，从GDM技术稳定通量的提升、污染物去除效能的提升、膜污染控制及膜清洗等方面进行深入阐述与探讨，分析了进水水质改善、生物滤饼层结构调控、操作参数优化、膜组件配置、膜材料改性及联用技术在提高GDM净水效能方面的作用，并阐述了膜污染控制方法和膜清洗策略，为加速推进GDM技术的实践应用提供支撑。
