据WaterResearch微信公众平台2019年2月14日讯 有关GDM的研究已经持续了近10年，该技术的特点是不仅可以通过重力来实现相对较低的跨膜压力（能量消耗极低），还能保持通量的稳定，即生物膜生长在膜上并通过生物膜层内的生物过程维持稳定的膜通量。这一特性使得膜材料可在一年或更长时间内稳定运行且无需任何清洗或冲洗。该技术最初主要应用于生活饮用水的处理，但随着技术的创新与发展，其研究和应用领域已扩展到生活污水、雨水、废水的处理以及海水淡化的预处理等方向。
　　日前，瑞士联邦水生科学技术研究所Wouter Pronk团队发表《综述：重力驱动膜过滤技术用于水及污水处理》（Gravity-driven membrane filtration for water and wastewater treatment: A review. Wouter Pronk, An Ding, Eberhard Morgenroth, Nicolas Derlon, Peter Desmond, Michael Burkhardt, Bing Wu g, Anthony G. Fane. Water Research. Volume 149, 1 February 2019, Pages 553-565）。
　　在过去的半个多世纪中，由于膜的成本较高，超滤技术都是依托于通过施加高压（大约1bar或更高）并结合一系列防止生物污染的方法来提高膜通量使得该项技术在经济上可行。但近二十年来，滤膜价格的大幅下降导致膜通量在成本计算中的主导地位降低。低的运行压力和有效减少清洗等化学消耗的方法开始逐渐进入人们的视野。自从首次发现在GDM过程中可维持稳定通量以来，许多研究致力于对其进行进一步地分析。包括生物膜层的形态及其水力阻力、生物生态系统结构、工艺参数优化、给水成分影响、生物膜去除污染物的能力评估、预处理的影响以及不同规模的应用潜力等方面。此外，本文还将GDM技术与其他基于超滤技术的系统进行了比较，期望发展出适于分散应用的兼具低维护成本和低能耗特性的系统。其中，对GDM技术的运行方式及特点也有相关介绍（图1）。

图1．外置式GDM和浸没式GDM过滤的工作原理示意图

　　本文对GDM技术相关研究结果及应用实例进行了系统性地评估和总结，全面地阐述了GDM技术的特点及运行原理，分析了稳定通量的影响参数和生物膜相关特性，并指出GDM技术的研究前景及潜在应用。得到的主要结论如下：
　　1. 多种水资源都可以通过超滤处理并且不用清洗或冲洗就能维持稳定通量。提高跨膜压力会增加水力阻力，因此该工艺主要在低压(0.1bar以下)下进行，而这可以通过重力作用(水头小于1m)实现。
　　2. GDM过程中的通量稳定与生物污染层的形成有关。应用一系列的可视化手段和分析技术来表征生物污染层发现，不同类型的生物有助于形成具有稳定水力阻力的非均质污染层。
　　3.现有文献表明，稳定通量与处理水成分之间存在相关性。TOC含量较高的水体稳定通量较低。此外，污染层微生物群落组成和胞外多聚物(EPS)含量与稳定通量值有关。
　　4.研究发现，生物污染层的存在有助于改善水质，改善腐殖酸、生物聚合物、AOC和藻类毒素等一系列化合物的去除。
　　5.据报道，特定类型捕食者的存在会导致污染层非均质性增加并能提高渗透性。因此，允许高等生物（捕食者）存在的工艺和膜组件会提高处理效率。
　　6.据报道，在停滞期后可进行通量恢复。该特性可用于优化以不同水需求为特点的分散运行的工艺。
　　7.与常规超滤技术相比，GDM工艺的性价比更高（图2）。因此，GDM技术通常优于低容量的传统超滤技术。在远程设定和操作人员及电力不总是可用的情况下，GDM技术在运行稳健性方面具有额外优势。

图2．GDM和传统UF投资成本作为产能函数的示意图(定性)