MBR膜污染形成机理及控制
MBR(膜生物反应器)技术及其膜污染问题分析
MBR（膜生物反应器）技术及其膜污染问题分析发表时间：2016-09-12T15:43:46.603Z 来源：《建筑建材装饰》2015年10月上作者：汪昌宝阮在高陶金芳[导读] 近年来逐渐从生活污水处理发展到了工业废水处理，MBR污水处理技术将呈现更广阔的应用前景。
（南京大易膜分离科技有限公司，江苏南京211100）摘要：膜生物反应器（MBR）是一种将膜分离技术与生物技术相结合的污水处理新工艺。
它以膜分离装置取代了传统活性污泥法中的二沉池，从而达到了高效的固液分离及污泥浓缩的目的。
MBR污水处理技术的工程应用近年来逐渐从生活污水处理发展到了工业废水处理，MBR污水处理技术将呈现更广阔的应用前景。
关键词：MBR（膜生物反应器）技术；膜污染；防治措施前言膜污染是限制MBR进一步推广应用的主要原因之一，膜技术运行过程中形成的膜污染不仅关系到膜组件的使用寿命及运行成本，还影响着水处理工艺整体的运行效果。
因此，对膜污染的形成过程和机理展开研究具有重要意义。
1 MBR（膜生物反应器）技术在污水处理中的应用与常规的活性污泥工艺相比有诸多优势，MBR污水处理系统由生物降解与膜过滤两部分组成。
膜过滤系统有着强大的固液分离能力，即使出现污泥膨胀的情况，也不会影响出水水质；反应器小巧、结构紧凑，因此可灵活地应用于对现有污水处理场的改造和升级；系统剩余污泥产量较少，如果采用内置式更不需要污泥回流；能够实现更好的处理性能，产水质量更高。
但是MBR技术同时也存在设施设备费用偏高、膜污染及膜的使用寿命较短等问题。
目前一些已实施的MBR工程，膜的寿命已从3年增加到了8年。
MBR污水处理系统目前主要按2种方法进行类型划分。
按膜组件的形状划分为３种类型：一种是以中空纤维柱状膜组件为核心的类型，它具有膜面积大，占地面积小等特点；一种是以中空纤维帘状膜组件为核心的类型，它具有膜面积大，易于安装，清洗方便等特点；另一种是以浸没式平板膜组件为核心的类型，它具有膜通量大，易于组装，清洗方便等特点。
MBR膜污染及控制方法介绍
MBR膜污染及控制方法介绍自MBR工艺问世以来，其便因占地面积小，出水水质好，有机负荷率大，污泥产量少等而在世界范围内得到广泛应用，尤其在城市污水处理中发展迅速。
但是由于运行过程中需要对膜污染进行有效控制，而必须采取加大错流速率，曝气等手段，使得MBR运行过程中消耗大量能源。
那么针对这些问题，MBR操作人员究竟该怎么做？才能快速找到膜污染根源，并给予精准打击，以此减少清洗频率。
1、膜污染产生原因严格来讲，膜污染是指在运行过程中处理物料的微粒，胶体粒子或溶质大分子由于与膜发生物理化学相互作用或机械作用而引起的吸附或者沉积而造成的膜表面覆盖及膜孔堵塞的现象。
膜污染现象非常复杂，包括多种机理。
其中，浓差极化是表面形成滤饼层的主要原因，主要沉积颗粒有悬浮固体，胶体和微生物群。
有机和无机物污染是指有机和无机物吸附于膜表面和膜孔中产生的污染。
生物污染是微生物群在膜表面附着生长而产生的生物膜。
结垢现象是当膜表面溶解的盐的浓度超过其溶解度时产生的，不是主要的膜污染原因。
膜污染通常用于概括所有导致膜透过流量下降的现象，根据清洗方法不同，膜污染可以分为：1、短时间内由于浓差极化、膜孔污染和凝胶层的形成使通量下降的可逆污染，通过反洗，曝气，错流等表面清洗方法可以迅速去除的污染，一般指短期污染。
2、物料颗粒与膜材料发生的长期作用而产生的不可逆污染，不能被物理清洗方法去除，但可以通过化学清洗恢复通量的污染，一般指长期污染。
3、长期运行过程中不能被任何清洗方法所去除的污染称为不可恢复污染。
二、膜污染受哪些因素影响？（一）、污泥混合液特性膜生物反应器中的膜污染物质的来源是活性污泥混合液，污泥混合液对膜的污染极为复杂。
1、EPS和SMP胞外聚合物（EPS）和溶解性微生物产物（SMP）都是微生物代谢产物，成分大致相同，它们对膜污染有着重要且复杂的影响，是MBR过程中最主要污染物。
EPS浓度过高，会增大混合液粘度而不利于溶解氧的扩散，使污泥系统充氧困难，从而影响菌胶团的正常生理活动，从而使膜过滤阻力升高。
mbr膜原理
mbr膜原理Mbr膜原理。
膜生物反应器（MBR）是一种集生物反应器和膜分离技术于一体的污水处理设备。
膜生物反应器通过膜分离技术，将生物反应器和固液分离两个功能集成在一个设备中，广泛应用于污水处理领域。
而MBR膜作为膜生物反应器的核心部件，其原理和性能直接影响着整个污水处理系统的效果。
下面将从MBR膜的原理入手，详细介绍其工作原理和特点。
MBR膜的原理主要包括膜污染机理和膜通量控制两个方面。
首先是膜污染机理，膜生物反应器中的膜污染主要包括物理污染和生物污染两种形式。
物理污染是指悬浮固体、胶体颗粒和有机胶体等颗粒物质在膜表面或孔隙中沉积和堵塞，导致膜的通量下降和通气阻力增加。
而生物污染则是指微生物的生长和胞外聚合物的产生，也会导致膜的污染和通量下降。
其次是膜通量控制，膜生物反应器中的膜通量主要受到压力、流速、水质和操作方式等因素的影响。
通过合理控制这些因素，可以有效延缓膜的污染和提高膜的使用寿命。
MBR膜的工作原理主要包括微孔膜和超滤膜两种类型。
微孔膜是指孔径在0.1-10微米之间的膜，其主要作用是截留悬浮固体、胶体颗粒和有机胶体等颗粒物质，使其无法通过膜孔，从而实现固液分离。
而超滤膜则是指孔径在0.01-0.1微米之间的膜，其主要作用是截留微生物、胞外聚合物和溶解性有机物等物质，实现固液分离和去除有机物。
通过这两种类型的膜的组合应用，可以实现对污水中各种颗粒物质和有机物质的高效去除和固液分离。
MBR膜的特点主要包括高效固液分离、出水水质稳定、占地面积小、操作维护方便等几个方面。
首先是高效固液分离，MBR膜具有较高的截留效率和固液分离效果，可以有效去除污水中的悬浮固体、胶体颗粒和有机胶体等颗粒物质，从而提高出水水质。
其次是出水水质稳定，MBR膜可以有效去除微生物、胞外聚合物和溶解性有机物等物质，使出水水质稳定可靠。
再者是占地面积小，MBR膜设备采用膜分离技术，可以大大减小处理设备的占地面积，适合于场地狭小的地方。
MBR的膜污染机制与可持续操作原理
MBR的膜污染机制与可持续操作原理MBR（膜生物反应器）作为一种先进的废水处理技术，已经得到了广泛应用。
然而，在实际运行过程中，MBR膜会受到膜污染的影响，导致废水处理效果下降以及运行成本的增加。
那么，MBR的膜污染机制是什么？如何实现其可持续操作原理呢？MBR的膜污染机制主要包括物理堵塞、化学污染和生物污染三个方面。
物理堵塞是指废水中的悬浮颗粒、胶体物质等直接堆积在膜表面上，造成膜孔径的堵塞。
化学污染是指废水中的溶解性有机物、重金属离子等通过渗透作用进入膜内，导致膜的物化性能发生改变。
生物污染是指废水中的微生物、细菌等附着在膜表面形成生物膜，影响膜的通透性。
为了降低膜污染对MBR运行的影响，可持续操作原理包括预处理、操作优化和膜保护三个方面。
预处理是通过对原水的预处理，去除悬浮颗粒、胶体物质等，减少物理堵塞的发生。
操作优化包括调整MBR的操作参数，如流速、进水浓度、曝气量等，以优化生物过程，减少化学污染和生物污染的发生。
膜保护主要是通过膜阻垢和清洗来维持膜的正常运行状态，延长膜的使用寿命。
在废水处理过程中，预处理是实现可持续操作原理必不可少的一步。
常见的预处理工艺包括格栅、沉淀池、生物滤池等。
格栅能够去除大颗粒杂物，减轻对MBR膜的物理堵塞作用。
沉淀池利用颗粒物质在沉降过程中的重力作用，去除部分悬浮物质。
生物滤池通过生物降解的方式，有效减少底泥物质等有机负荷。
操作参数的优化也是实现可持续操作原理的关键步骤。
流速是MBR操作的一个重要参数，过高的流速容易造成膜的物理堵塞，过低的流速则可能导致废水无法充分接触膜表面，减少去除效果。
进水浓度是调节MBR生物过程的另外一个关键参数，过高的浓度容易导致膜的化学污染，过低的浓度则可能影响生物过程的进行。
曝气量是维持MBR生物过程正常运行的重要参数，通过提供足够的氧气，促进生物的降解能力，减少有机物负荷。
膜的保护是实现可持续操作原理的关键环节。
膜阻垢是一种常用的保护方法，通过添加适量的化学药剂，防止废水中的溶解性有机物和胶体物质的沉积和堆积，从而减少膜孔径的堵塞。
MBR膜污染机理及其控制
M BR 膜污染机理及其控制杨红群 周艳玲(九江学院化学化工学院,江西九江 332005)摘 要:本文论述了膜生物反应器中膜的污染机理及其控制。
关键词:膜生物反应器 膜污染 机理 控制 1 用于水处理的膜生物反应器技术简介活性污泥法将生物反应器与二沉池结合起来,是最常用的废水处理方法。
常规活性污泥法(C ASP :con 2ventional activated sludge process )的成功与否取决于依靠重力进行分离的二沉池的运行效果,但在实际应用中,污泥的沉降性不易控制,处理效果不稳定。
膜生物反应器技术(M BR :membrane bioreactor )将活性污泥法水处理技术和膜分离技术结合起来,可以避免C ASP 中污泥沉降性难以控制的问题并且可以替代二沉池。
最初报道的应用于活性污泥法水处理的膜为超滤膜[1]。
由于膜能够将生物反应器中的泥水完全分离,可以根据废水特征和其它设计参数将污泥浓度增高至任何适当的浓度。
高的活性污泥浓度可以保证在各种进水条件下均能取得较好的出水水质,并且可以减小水处理厂占地空间。
M BR 使用的膜有着较小的孔径(对微滤膜来讲通常为0.1μm ),这意味着出水中的悬浮固体(SS:sus 2pended s olids )很少,微生物量也比常规活性污泥法出水中的含量低很多。
图1 循环式(分置式)膜生物反应器示意图 第一代膜生物反应器使用管状膜,膜分离装置置于生物反应器之外并用泵进行水循环,称之为循环式(分置式)M BR ,如图1所示。
反应之后的泥水混合物经泵送入膜组件,透过液作为处理出水,浓缩液再返回反应器进一步降解。
循环流导致了较高的能耗,典型值为3kWhm -3出水[2]。
膜组件能耗的高低还取决于膜组件的构造[1]。
液体在膜组件中的高速剪切流和循环泵的剪切力可以破坏微生物并直接导致生物反应器中的微生物失去活性。
浸没式(一体式)M BR 首先在日本被开发并大量安装使用。
MBR工艺膜污染影响因素及其减缓措施
MBR工艺膜污染影响因素及其减缓措施p2、膜污染机理膜污染是由于被处理物料中的微粒、胶体粒子或溶质分子与膜发生物理化学作用,或因浓度极化使某些溶质在膜表面浓度超过其溶解度,以及机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔变小或堵塞,使膜产生透过流量与分离特性的变化现象。
膜污染可以通过几种物理化学机制和生物机制产生,并且通过浓差极化而使污染加重。
根据产生机制,膜污染分为两类:物理化学污染和生物污染。
其中,物理化学污染一般由进水中的蛋白质和胶体（颗粒）物质引起;而生物污染一般由微生物引起。
对于好氧MBR活性污泥过滤系统中,一般公认的主要污染物是细胞产生的胞外聚合物（EPS）。
这就是通常所说的膜生物污染。
膜生物污染一般可分为两个阶段:第一阶段是微生物（包括各种细菌和微生物）通过向膜面的传递（可以通过扩散、重力沉降、主体对流）而能动地积累在膜面上形成生物膜。
第二阶段是生物膜积累到一定程度,引起膜通量的明显下降。
3、膜污染影响因素3.1 膜的本身特性膜的特性包括膜的材料、孔径大小分布及其物化性质（包括膜面的亲水性、疏水性等）。
因此在选择膜的类型时,必须考虑其防污染特性。
3.2 料液成分及性质反应器中混合物成分会直接影响到膜的污染程度和使用寿命,如无机成分中的铁盐会沉积在膜丝上,另外油污对膜的污染影响也很大。
所以膜处理需要较好的预处理,以除去对膜污染影响较大的成分。
在膜生物反应器中,污泥浓度、pH值、泥水混合液的粘度及菌胶团的大小、特性等都会对膜污染产生直接影响。
3.3 微生物污染超滤膜在处理过程中,会生成生物膜,虽然这样提高了有机污染物的处理效率,但是也不可避免的带来了微生物污染。
因为膜面和膜内的微孔中有微生物所需的营养物质,因而会有大量微生物滋生。
3.4 溶解性有机物。
这些有机物来源于微生物的代谢产物,它们可在膜丝表面形成凝胶层,也能吸附在膜丝的微孔表面而堵塞孔道。
通过对膜污染的宏观观察、微观观察及对进水成分的分析,发现处理城市污水影响较大的是料液成分和微生物。
AOMBR工艺设计中的膜模块的膜污染与控制
AOMBR工艺设计中的膜模块的膜污染与控制膜分离技术已经成为水处理领域的一项主流技术，其中反渗透膜在人们日常生活中得到广泛应用。
近年来，一种新型的膜反应器AOMBR（anaerobic osmotic membrane bioreactor，厌氧渗透膜生物反应器）因其突出的优点逐渐受到关注。
然而，膜污染问题一直是制约膜反应器发展的瓶颈之一，尤其是在AOMBR工艺设计中，膜污染问题更为凸显。
本文将从AOMBR工艺设计中的膜模块方面入手，探讨膜污染的产生原因及控制方法。
一、膜污染的产生原因1.工艺操作不当AOMBR反应器中的厌氧单元和好氧单元通过膜模块进行连接。
当厌氧单元和好氧单元温度、酸碱度、COD等水质指标出现波动时，易导致污泥的扰动，从而使膜污染率大幅增加。
2.膜污染物质的产生在AOMBR反应器中，维持良好的微生物群落结构是减少膜污染的有效方法。
然而，由于基质的较长停留时间和良好的含氧条件，AOMBR反应器中肠球菌与异养微生物等被认为是膜污染的罪魁祸首之一。
二、膜污染的控制方法1. 良好的物质流动控制在AOMBR反应器中，膜模块的压差及水流速度是影响膜污染率的主要因素之一。
因此，控制压差和水流速度是减少膜污染率的有效措施。
2. 优化反应器结构针对AOMBR反应器中膜污染的问题，优化反应器结构可以有效降低膜污染率。
其主要方法是改进反应器内部的流动情况，增加曝气/搅拌时间、增加反应器的有效反应容积、增加文氏反应器。
3. 良好的反应器操作管理AOMBR反应器膜污染问题主要是由于操作管理不当所导致的。
为了减少膜污染率，必须合理地控制反应器内生物体系结构和操作条件，包括针对水质和COD的恒定控制。
三、结论总之，膜污染是制约AOMBR反应器发展的主要瓶颈之一，对膜污染的控制是AOMBR工艺设计的核心问题。
上述方法可以有效地处理膜污染问题，对于AOMBR反应器在实际应用中的推广和发展具有重要的现实意义。
MBR的污染与防治
MBR的污染与防治膜生物反应器是利用分离膜组件取代二沉池，与生物处理中的生物单元组合的水净化技术。
它利用膜的截留作用，几乎能将全部的污泥及微生物截留下来，使生物单元具有很高的污泥浓度，不但提高了其对有机物的去除率，而且使其对氨氮的去除率也明显增高。
具有占地面积少，出水水质好，运行稳定，操作简单，易于自动控制等优点，污泥停留时间与水力停留时间分离，克服了活性污泥与自身无法克服的缺点。
正常使用MBR的关键问题是克服膜污染、堵塞等问题，延长膜使用寿命。
膜污染的主要原因：1.被处理物料中的微粒、胶体粒子或溶质分子与膜分子发生物理化学作用；2.浓差极化现象使某些溶质在膜表面浓度超过其溶解度，形成的沉积物；3.机械作用而引起的膜表面或膜过滤孔内吸附、沉积，造成膜孔径变小或堵塞。
膜污染直接导致了膜通量下降，使膜的使用寿命大大缩短。
膜污染分为可逆和不可逆膜污染。
可通过物理、化学和生物方法来减轻和改善的一类污染被称为可逆膜污染；而膜孔堵塞、膜受到腐蚀及膜的自身劣化等被称为不可逆膜污染。
从污染物的性质又可分为有机物污染、无机物污染和生物污染。
膜污染导致膜通量下降，其形成原因概括起来可分为以下几种：1.料液的性质在MBR中泥水混合液的特性直接影响到膜的污染程度和膜的使用寿命，如反应器中的污泥浓度、pH值、泥水混合液的粘度及菌胶团的大小及特性等。
2.膜的结构和特性膜的结构可分为对称膜和不对称膜，不对称的膜组件较对称的膜组件更具抗污染特性。
此外，膜孔径大小，膜的截割相对分子质量大小，膜的孔径分布，选用膜的材料的不同等都是影响膜污染程度的重要因素。
3.泥水混合液与膜之间的相互作用对于荷电膜来讲，如果泥水混合液中所含的带电物质与膜所带的电极性相异则互相吸引，该物质吸附在膜表面使得膜被污染。
膜经过改性后，有亲水性和疏水性膜之分，亲水膜较疏水膜不易被污染。
流速、压力、温度、曝气速度、MLSS、污泥停留时间（SRT）、水力停留时间（HRT）等操作参数，对膜的污染速度都有着非常明显的因果关系。
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膜生物反应器 （ ｅ ｂａｅ －ｅｃ ｒ Ｒ Ｍ ｍ ｒｎ Ｂｏ ｒ ｔ ＭＢ ） ｉ ａｏ
是将膜分离技术与生物反应原理相结合而开发的一种新 型污水处理工艺。与传统工艺相比具有固液分离效果好、 生物反应器内生物量高、 污泥产量低、出水水质好、占地 面积小等优点。但是在膜分离过程中出现的膜污染严重 的影响了膜的通透性能， 增加了工艺的运行成本， 已成为 影响该技术推广使用的一个关键问题。因此，有必要对 ＭＢ Ｒ膜污染的形成机理及主要影响因素进行分析并研究 相关控制方法，以期为推广该项新技术的工业化应用创
泥浓度过高或过低都会使胞外聚合物 （Ｐ ） Ｅ Ｓ 浓度增加， 加速凝胶层的析出， 在曝气强度一定的条件下， 存在临界
污泥浓度。 反应器中污泥浓度控制在临界污泥浓度范围 川 内时， 污泥絮体可以在膜表面形成比较稳定的动态膜， 既 能防止细小颗粒及胶体进入膜孔， 又可破坏浓差极化、 抑 制凝胶层的析出。！ １ ３ 所以在确保出水水质的前提下，控制 反应器中的污泥浓度在临界污泥浓度范围可减少膜污染。 临界污泥浓度可以通过一定曝气强度下，压差上升速率 随污泥浓度的变化情况来确定。压差上升速率最慢时对
２ Ｂ膜污染控制的关键方法 ＭＲ
针对造成膜孔堵塞和凝胶层形成的主要影响因素， 可以通过膜组件的优化设计、改善污泥混合液的生化特
性、 确定临界污泥浓度、 优化分离操作条件、 膜清洗等方
法进行控制。 ２１ 膜组件的优化设计 ． 膜组件的优化设计包括膜材质、膜结构型号的优化 选择、 膜组件的合理布置等。 膜材质具体的选择方式应根 据料液特性来决定， 对于有机膜来说， 膜通常是由高分子 材料作成， 其本身带有荷电基团， 根据同性相斥原理， 选 择和料液颗粒物电荷相同的材料制作膜组件可减少膜对 污染物的吸附。疏水性膜比亲水性膜更容易吸附料液中 的物质造成污染，宜选择亲水性膜材料制作膜组件。 对 川 于膜结构来说， 一般对称结构较不对称结构更易堵塞，中 空纤维比双皮层膜抗污染能力强。膜组件的布置方式应 结合水力形态的特征综合考虑，合理确定膜组件与空气 扩散器之间的距离，以保证在一定瀑气量下获得较高的 液体上升速率，减少污泥层在膜面的积累。
机分子、 溶解性物质和固 体颗粒等。 通常， 在ＭＢ 膜过 Ｒ
滤过程中，膜污染的形成机理主要有以下几种： １１１ 小于膜孔径的颗粒物质在膜孔中吸附， ．． 通过浓缩、 结晶、 沉淀及生长等作用使膜孔产生不同程度的堵塞， 造 成膜污染。１ ０ １ ｓ １１２ 料液中的悬浮物、胶体物质及微生物被膜拦截， ．． 物质间通过吸附、 架桥、 网捕等作用结合在一起， 在膜表 面沉积形成沉积层，降低膜通量，造成膜污染。 １１３ 膜穿透压力及膜孔的堵塞造成膜表面出现浓差极 ．．
２２ 改善污泥混合液的生化特性 ．
在ＭＢ Ｒ污泥混合液中投加活性炭粉末 （Ａ ） Ｐ Ｃ 形成 生物活性污泥 （ ＢＡＧ） ，可降低反应器中胞外聚合物 （Ｐ ） Ｅ Ｓ 的浓度， 减少凝胶层的析出。 ． ｉ ＪＳＫｍ等将ＭＢ ． Ｒ 普通活性污泥与投加了Ｐ ＡＣ的活性污泥的上清液中的
ＥＳ 对比， 现从 Ｐ 作了 发 投加Ｐ Ｃ 活性污泥 Ａ 的 上清液中 萃
收稿日 期： ０５ ０－ ３ ２０－ ９ ２ 作者简介： 蒋波 （ ７ 一） １ ９ ．男， ９ 江苏徐州人， 中国矿业大学环侧学院工程系在读硕士研究生， 主要研究方向为污水处理技术。
・１ ０ ・ １
第３ 卷第 １ １ 期 ２０ 年２ ０６ 月
Ｖｏ ． Ｎｏ １ ｌ３ ． ． １
蒋波等 ・ Ｒ膜污染形成机理及控制 ＭＢ
造条件。
１ Ｂ 膜污染的形成机理及主要影响因素 Ｍ Ｒ
１１ 形成机理 ． 所谓膜污染是指处理物料中的微粒、胶体颗粒以及 溶质大分子由于与膜存在物理、化学作用或机械作用而 引起的在膜表面或膜孔内吸附和沉积造成膜孔径变小或 堵塞，使膜通量及膜的分离特性产生变化的现象。 造成 川 ＭＢ Ｒ膜污染的直接物质来源是生物反应器中的污泥混合 液， 成分包括微生物菌群及其代谢产物、 废水中的大小有
Ｆｂ２ ６ ０ ｅ ．０
的程度， 是影响凝胶层形成的主要外部因素。由以上分析 可知， 料液中的生物相尺寸、 膜自 身的特性， 反应器中的 ＥＳ Ｐ 浓度及膜表面的浓差极化是影响膜孔堵塞及凝胶层 形成的主要因素。控制膜污染可以从这些影响因素入手。
应的浓度既为临界污泥浓度。
２４ 优化 ． 分离操作条件
［］ ２任建新编，膜分离技术及应用【］ Ｍ ．化学工业出 版社，
２０ ， ． ０３ １
〔张传义， 王丽萍等． ３ 」 一体式 膜生物反应器膜污染形成机理 的 试验研究 Ｊ 中国 〔 ］． 矿业大学学报． ０４７３ ４． ２０，， （ ３）
［朱 乐 刘 娥 末 编 膜 学 术Ｍ．浙 大 出 社 ４长 ， 〕 科 技 〔 ］ 江 学版 ，
前面介绍的几 种方法都是针对在膜污染形成的 过程中
进行控制，力求将污染降到最小程度。一旦膜孔堵塞及凝 胶层形成后， 运行过程中的水力作用很难将其去除，必须 进行膜清洗。常用的清洗方法有机械清洗、 化学清洗、电 清洗以及超声波清洗等。电清洗和超声波清洗效果最好， 但运行费用太高。机械清洗效果不理想， 一些与膜结合紧 密的物质去除不掉。相比之下，化学清洗最为经济有效。 化学清洗是用化学试剂与膜内沉积物、 污垢、 腐蚀产 物及影响通量速率和产水水质的其他污染物反应并将其
膜出水通量大小的设定影响着膜表面浓差极化的程 度。 通常情况下， 膜组件在一定的运行工况下存在着一个 临界膜通量。所谓临界膜通量就是指确保 ＭＢ Ｒ工艺长期 稳定运行不出现膜穿透压力急剧增加的膜出水通量。２ １因 １ ） 而， 控制膜出 水通量在临界膜通量范围以内， 可避免膜穿 透压力急剧增加、 浓差极化加重， 降低凝胶层的析出。 此 外，膜组件在ＭＢ Ｒ膜过滤过程中， 进行适度曝气可以干
扰滤饼层在膜面的 沉积： 破坏浓差极化， 抑制凝胶层的析
出，但是如果强度过高将会打破生物絮体，增加Ｅ Ｓ Ｐ浓 度，加速膜污染。张传义分别用３ ６ ８ ｌｇ ｌ ， ， ／ 浓度的 ， Ｏ 污泥溶液在不同曝气强度下进行实验，考察膜过滤阻力 的构成情况， 发现在低的曝气强度时， 沉积层造成的阻力 是主要构成因素且阻力随压力增加而降低。当曝气强度 增加到一定程度后， 由膜孔的吸附、 堵塞和膜面凝胶层造 成的阻力成为污染的主要构成因素且阻力表现出回升的 趋势。 因而，存在一个经济曝气强度，即可有效地防止 ｉ ” 滤饼层在膜面的沉积，又不会将生物絮体打碎，增加能 耗。经济曝气强度可以通过膜过滤压差上升速率来确定， 不同污泥浓度的膜过滤压差随曝气强度的变化而变化。 对应的压差上升速率最低时的曝气强度即为最佳曝气强 度。 合理曝气， 优化曝气强度可以减少膜孔的堵塞， 抑制 凝胶层的形成。 对于错流ＭＢ Ｒ而言， 膜面错流和曝气一样可以起到 干扰滤饼层沉积、 破坏浓差极化的作用， 但如果膜面流速 控制不当， 也会加重膜污染。Ｋ． Ｈ Ｏ Ｈ． 发现高的膜面 ＣＯ 流速可以减少生物固体在膜面的积累，但却使微生物絮 体被打破，形成细小颗粒物，增加了膜孔的堵塞。！ １ ８ 存在 一个最佳流速范围， 膜面流速控制在该范围内时， 既能干 扰滤饼层的沉积， 又尽量不打破生物絮体。 最佳流速的确 定方法和经济曝气强度类似，即不同污泥浓度的膜过滤 压差随膜面流速的变化而变化。对应的压差上升速率最 低时的膜面流速即为最佳膜面流速。 除合理曝气外， 错流 ＭＢ Ｒ采用最佳膜面流速可有效控制膜污染。 ２５ 膜的化学清洗 ．
取的Ｅ Ｓ Ｐ 的蛋白和多糖的含量比普通活性污泥的减少了 ５ ％．ＩＡＣ的加人改变了微生物的生理特性，抑制了 ０ Ｉ ｀ Ｐ Ｅ Ｓ的释放并且使污泥絮体可压缩性减少，凝胶层难以 Ｐ 形成，因此可以通过改善污泥混合液的生化特性来抑制 凝胶层的形成。 ２３ 确定临界污泥浓度 ． 黄霞对ＭＢ Ｒ膜污染形成机理研究后认为反应器中污
化现象， 当达到极限浓度后， 溶解性难降解小分子有机物 析出并与污泥混合液悬浮固体 （ Ｓ ）结合在膜表面形 ＭＬ Ｓ 成凝胶层，造成膜污染。 川 第二种机理形成的沉积层与膜表面的结合力较弱， 控制膜出水通量在合理的范围内可减少污泥絮体在膜表 面的沉积。 此外， 在膜过滤过程中， 曝气或膜面错流等操 作形成的剪切力和扰动作用基本可以将沉积层去除，它 对膜的通透性能影响不大。造成膜通透性能降低的主要 污染因素是膜孔的堵塞和凝胶层的形成。在膜过滤过程 中水力作用很难将这两种污染去除，必须通过专门的膜 清洗才能恢复膜的通透性，这也是导致工艺运行费用增 加的主要原因之一。控制膜污染的主要目的是确保膜的 通透性， 降低运行成本。 因而， 膜孔的堵塞和抑制凝胶层 的形成是 ＭＢ Ｒ膜污染控制的重点。 １２ 影响因素・ ． 影响膜孔堵塞的主要因素是料液中的生物相尺寸和 膜 自身的特性。一般生物相尺寸越小越容易堵塞膜孔且 孔内微生物在营养物充足时会出现滋生现象，加重膜孔 堵塞程度。０ １膜的特性主要有膜材质、膜孔径大小、空隙 １ １ 率、 亲硫性、 电荷性质和粗糙度等。 不同特性的膜吸附料 液颗粒物的程度不同， 所以污染的程度也不同。 影响凝胶 层析出的因素为料液生物相尺寸和反应器中的溶解性难 降解有机物浓度。溶解性难降解有机物这里主要是指胞 外聚合物 （Ｐ ） Ｅ Ｓ 会导致溶液粘度的增加， 堵塞污泥絮体 颗粒之间的空隙， 改变膜面形成的空隙率的结构， 是凝胶 层形成的主要因 ０生物相尺寸越小在过滤过程中 素。１ １ ５ 越容 易达到膜表面， 形成比阻更高的致密层， 加速凝胶层的形 成。 此外， 膜的出水通量在膜过滤过程中控制着浓差极化
ＭＢ Ｒ膜污染形成机理及控制
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（．．．中国矿业大学 环测学院，江苏 徐州 ２１０） １２３４ ２０８
摘 要：膜污染问 题是影响膜生物反应器（Ｂ） ＭＲ 技术推广使用的一大障碍。本文通过对ＭＲ Ｂ 膜污染的形成机理及主要影响因 素的分析研究， 认为造成膜通透性能降低及工艺运行成本增加的主要污染因素是膜孔的堵塞和投胶层的形成， 在膜过滤过程 中， 优化选择膜组件及运行操作条件、改善污泥混合液的生化特性、 采用 确定临界污泥浓 度、 膜清洗等方法可减少 膜孔的堵