生物薄膜系統中抗生物積垢之複合薄膜開發---製備及應用

Abstract

生物薄膜反應器 (membrane bioreactor, MBR)近年來引起廣泛的注意及應用，MBR 系統以薄膜單元取代傳統活性污泥程序中之沉澱池，因此有許多優勢，例如：佔地面積 較小、產生較少量之污泥及優良的出流水水質。但是薄膜積垢 (membrane fouling)卻大 大的限制MBR 的廣泛應用。薄膜積垢的發生會使得薄膜通量衰減並減少薄膜模組之壽 命，進而提高操作及維護成本。通常有以下幾種方式用於減緩MBR 之薄膜積垢：薄膜 表面改質、改善流況 (例如：增加水流剪力)及改善污泥特性。生長於薄膜表面之生物膜 被認為是造成MBR 積垢的主要原因之一。因此，對於薄膜表面之生物膜的瞭解將有助 於釐清MBR 系統中生物積垢的現象，並進一步的提出改善策略。 奈米級二氧化鈦為近期頗為熱門的光催化材料，其具有極高之親水特性並在紫外光 的激發下得以產生氫氧自由基，可以對於有機物進行光催化。本研究將提出以自行製備 之奈米級二氧化鈦溶膠 (sol-gel)對薄膜表面進行改質，利用所合成之複合薄膜較具親水 性特性，減緩薄膜積垢之發生 (以批次式stir-cell 驗證之)。並利用分子生物技術及共軛 焦雷射掃瞄顯微技術探討附著於表面之生物膜特性及其阻塞機制。此外，利用TiO2之 光催化特性，在側流式生物反應器中，以間歇性UV照光的方式光解附著薄膜表面上之 生物膜，並對於水中生物難分解性有機物進行降解，進一步提高生物薄膜系統之降解效 率及抗積垢能力。