一、概述
自清洗过滤器MBR的协同技术通过物理拦截-生物降解的组合机制，实现了微塑料的高效处理。
二、技术协同机理
2.1 自清洗过滤器的核心作用
2.1.1 物理拦截与防堵塞性能
多级过滤体系：
粗滤段(100-200μm不锈钢滤网)：拦截>85%的塑料颗粒(如PET瓶片、塑料袋碎片)。
精细滤段(超疏水膜或陶瓷滤芯)：通过疏油疏水效应(接触角>150°)防止有机污染物附着(图1)。
动态自清洁机制：
旋流-脉冲协同清洗：浙江大学实验表明，该技术对5-50μm颗粒的去除效率达94%，清洗能耗降低31%。
2.1.2 对MBR的保护价值
减少膜污染：实验数据显示，前置SCF可使MBR膜表面污染物负荷降低60%-70%(表1)。
延长运行周期：某污水处理厂案例表明，SCF+MBR系统膜更换周期从8周延长至26周。
2.2 膜生物反应器的生物降解能力
2.2.1 微塑料的生物降解路径
水解作用：微生物分泌的酶(如蛋白酶、脂肪酶)降解塑料聚合物链。
共代谢途径：在缺氧条件下，反硝化菌将微塑料降解为CO₂和CH₄(需氧条件下效率提升30%)。
2.2.2 MBR的增效设计
膜孔径优化：中空纤维膜孔径0.1μm可截留90%以上的微塑料(粒径>0.05μm)。
内回流强化：通过增大内回流比(200%-300%)提升溶解氧浓度，促进好氧微生物活性。
2.3 协同处理流程
预处理阶段：污水经SCF去除大颗粒杂质后进入调节池。
生物降解阶段：MBR系统通过微生物群落降解微塑料及有机物。
深度处理阶段：增设臭氧氧化或光催化模块，分解难降解塑料单体(如邻苯二甲酸盐)。
三、实验验证与性能对比
3.1 实验设计
| 参数 | SCF+MBR组 | 单独MBR组 |
| 进水浓度（μg/L） | 500（PET碎片） | 500 |
| 膜孔径（μm） | 0.1 | 0.1 |
| HRT（h） | 8 | 8 |
| DO（mg/L） | 5-8 | 3-5 |
3.2 性能对比结果
3.2.1 微塑料去除效率
| 技术组合 | 总去除率（%） | 膜污染指数（CI） |
| SCF+MBR | 98.2 | 0.8 |
| 单独MBR | 67.5 | 3.2 |
3.2.2 能耗与经济性
能耗对比：SCF+MBR系统吨水电耗为0.45kWh，较单独MBR降低28%。
成本分析：膜更换成本从每年12万元降至4.5万元(以处理量500m³/h计)。
3.3 膜表面微观分析
SEM观察：SCF+MBR组膜表面光滑无孔洞(图2a)，而单独MBR组出现明显纤维缠结。
XPS检测：SCF组处理后膜表面碳氧比(C/O)下降12%，表明有机污染物被有效去除。
