膜污染成因和控制方法的研究现状
膜污染成因和控制方法的研究现状 陈楚楚 2120100523 导师 张丽老师 摘要 膜污染是限制膜生物反应器(MBR)应用和发展的瓶颈。本文简单介绍了两代膜生物反应器的组成结构，了解了膜污染的种类。然后详细分析了膜污染的成因，包括膜固有性质、膜分离操作条件、活性污泥混合液性质等对膜污染的影响。最后提出控制膜污染的方法，包括分离膜的选择、进水预处理、场效应、膜清洗、膜材料的改性等，并提出了MBR未来研究发展的重点方向。
关键词：膜污染；成因；控制方法；研究现状；
Research Status of Causes and the Control Methods of Membrane Fouling Abstract Membrane Bioreactor is under restriction in broad application and development because of membrane fouling. This paper supplely introduces composition structure of two generations of Membrane Bioreactor，and understanding the species of membrane fouling. Then detailed analysis the causes of membrane fouling，including the effects of the inherent nature of membrane，the separation operation condition of membrane and the activated sludge mixed liquor on membrane fouling. Finally puts forward some control methods of membrane fouling，including the selection of separation membrane，inflow pretreatment，field effect，membrane cleaning，improvement of membrane material etc，and the key research direction of MBR is also proposed.
Keywords：Membrane Fouling；Causes；Control Methods；Research Status；
膜生物反应器(MBR)是由膜分离技术与传统生物处理技术相结合而形成的一种新型高效水处理技术。它利用微生物的新陈代谢作用对反应基质进行生物转化，并利用膜组件分离反应产物并截留生物体，从而使它具有出水水质好、分离效率高、活性污泥浓度高、剩余污泥产量少、易于实现自动化控制等一系列优点[1-3]；但同时也存在膜分离技术的一些缺点，主要是能耗高、易堵塞、寿命短和
费用高等。这些问题实质上都是由膜污染引起。膜污染严重制约和影响了MBR在废水处理中的推广应用[4]膜生物反应器尤其是好氧膜生物反应器仍是膜法水处理专家们研究的热点，其中又以膜污染的机理以及应对措施的研究最多。因此，本文主要分析膜污染的形成机理、提出相应的防治措施。 1 膜生物反应器的介绍 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)MBR，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[6]。膜组件能耗的高低还取决于膜组件的构造[5]。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。
图1 循环式（分置式）膜生物反应器示意图 浸没式(一体式)MBR首先在日本被开发并大量安装使用。它可以克服循环式MBR的缺点。在浸没式MBR中，膜组件直接浸没在泥水混合物中，透过液在抽吸泵的作用下流出膜组件，如图2所示。膜组件的下方有曝气装置，将空气压缩机送来的空气形成上浮的微气泡；在曝气的同时，紊动的液流在膜表面产生剪切力，有利于去除膜表面的污染物。浸没式MBR能耗的典型值为0.8kWhm-3
出水[6]。当前浸没式MBR技术发展迅速，主要是因为此种构造的膜生物反应器具有较低的制造、维护和运行费用。使用的膜组件可以是垂直或水平放置的中空纤维，或者是垂直安放的平板膜[7]。 使用MBR的最主要限制因素是经济性[8]。和普通分离装置相比，膜组件的费用高、寿命短。膜分离的驱动力是压力差，这意味着操作费用也很高。为了使MBR装置有较好的经济性，必须优化设计膜分离步骤，充分控制膜污染。 图2 浸没式（一体式）膜生物反应器示意图 2 膜污染的分类及成因研究 MBR工艺的广泛应用不仅取决于自身的技术可行性，还取决于经济可行性；较高的运行费用是MBR推广应用中遇到的主要问题。膜生物反应器运行中的能耗问题实质上就是膜污染问题。在了解膜污染机理的基础上，选用适当的膜组件和操作方式可以有效地控制膜污染，提高膜与整个系统的使用性能和寿命。
2.1 膜污染 废水中的固体颗粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜存在物理或化学作用而引起在膜面上的沉积或膜孔内的吸附造成膜孔径变小或堵塞，使膜的透水阻力增加，妨碍了膜面上的溶解与扩散，从而导致膜发生通量降低与分离性能变差的不可逆变化[9] 图3概括地列出了膜污染分类及其产生原因[10]。
图3 膜的污染分类及其产生原因 2.2 膜污染的种类 2.2.1无机污染 膜的无机污染主要是指碳酸钙与钙、钡、锶等硫酸盐及硅酸盐等结垢物质的污染，其中碳酸钙和硫酸钙最常见。碳酸钙垢主要是由化学沉降作用引起的。二氧化硅胶体颗粒主要是由胶体富集作用决定。在膜生物反应器中保持水的紊流对于降低膜表面的无机污染是很重要的。
2.2.2浓差极化 当溶质不透过膜或只有少量透过而溶剂透过膜发生迁移时，产生了界面与主体液间的浓度梯度，引起溶质从界面向主体液的扩散，其结果会引起渗透压增加，这就使有限的操作压力减少，引起膜通量减少。但是浓差极化产生的作用是可逆的，一般可以通过增加主体溶液的湍流程度来减轻浓差极化现象的影响。
2.2.3生物污染 不可逆的膜污染和可逆的浓差极化均能引起膜性能的下降，但不可逆的膜污染是主要原因。需要特别注意的是膜的生物污染。 微生物通过向膜面的传递而积累在膜面形成生物膜。当生物膜积累到一定程度引起膜通量的明显下降时便形成生物污染。几乎所有的天然和合成高分子材料都易于被细菌吸附，即使是表面自由能很低的憎水性材料也是如此。在强化传递过程以增强生物降解效果的膜生物反应器中，微生物和膜面的接触得到了强化，使得细菌很容易吸附到膜面上形成生物膜，并进一步生长、繁殖形成生物污垢。形成生物膜的细菌由于自身代谢和聚合作用会产生大量的细胞外聚合物(EPS： extra-cellular polymeric substance)，它们将粘附在膜面上的细胞体包裹起来形成粘度很高的水合凝胶层，进一步增强了污垢与膜的结合力。
2.3 膜污染成因研究 影响膜污染的因素很多， 包括膜材质、跨膜压力( TMP)、错流速率( CFV )、水力停留时间(HRT)、污泥停留时间( SRT )、混合液悬浮固体质量浓度(MLSS )、胞外聚合物( EPS)、溶解性微生物产物( SMP)等。
2.3.1膜固有性质对膜污染的影响 影响膜污染的膜固有性质包括膜材质、亲/疏水性、膜面电荷、膜孔径、孔隙率、粗糙度及膜组件结构等。 2.3.1.1 膜材质、亲/疏水性、膜面电荷 膜材质通常分为有机和无机2种。研究人员认为， 无机膜的通量远高于有机膜， 但其高的造价限制了无机膜在MBR中的广泛应用[11]。 膜材料的亲/疏水性对膜抗污染性能有很大影响。亲水性膜受吸附影响较小， 具有更大的膜通量， 比疏水性膜具有更优良的抗污染特性。值得注意的是， 膜的亲/疏水性通常只在过滤初期对膜污染有较明显的影响， 在初始膜污染形成后， 污染物的化学特性将取代膜本身的化学特性成为主要影响因素。 膜面电荷与料液的电荷相同时， 能改善膜面污染， 提高膜通量。一般水溶液中胶体粒子带负电， 所以选用电位为负的膜材质， 由于同性相斥效应， 能起到防止膜污染的作用。 2.3.1.2 膜孔径、孔隙率、粗糙度 从理论上讲， 在保证膜截留能力前提下， 应尽量选择孔径或截留相对分子质量较大的膜， 以得到较高的透水量。对于一定的过滤介质， 存在一个最佳孔径范围，小于最佳孔径范围时， 膜通量受膜固有阻力的限制，大于最佳孔径范围时， 膜通量受膜污染的限制。此外，膜孔径分布范围和结构对膜污染也有着重要影响。通常认为膜孔径分布较窄的膜抗污染能力较强， 而不对称膜的抗污染能力高于对称膜且易于通过清洗消除膜污染[12]。
膜孔隙率和粗糙度对膜污染行为也有潜在影响。通常孔隙率越大， TMP越小， 但随孔隙率的变化， 膜面性质如粗糙度等也发生改变， 进而改变膜面吸附污染物的可能性。有机膜孔隙率通常高于无机膜， 但膜通量往往低于无机膜。 2.3.1.3 膜组件结构 SMBR 中常用膜组件为中空纤维膜和平板膜， 而管式膜则主要应用于错流式膜生物反应器( CMBR )中。和中空纤维膜组件相比， 平板膜组件造价稍高(约20%-25% ) ， 填充度稍小(约25% ) ， 不能进行较高强度的反洗， 但平板膜组件能精确控制膜间通道从而保证良好的水力流动特性， 膜污染小于同等操作条件下的中空纤维膜组件[13-14]。中空纤维膜组件放置的方向、填充度、张紧度和直径等都能影响膜污染状况。随着填充度的增加， 理论上单位体积膜组件的通量应相应增长， 但膜丝之间的干扰反而会降低膜通量， 导致较严重的膜污染[15]。因此应根据具体反应器的体积、结构、曝气强度等条件选用合适的膜组件布置形式。
2.3.2 膜分离操作条件对膜污染的影响 影响膜污染的膜分离操作条件包括膜通量、TMP、曝气量、CFV、SRT、HRT、温度及操作方式等。 2.3.2.1 膜通量 在膜过滤操作中， 膜通量和TMP是相互关联的2个量。如果其他条件不变， 要想获得更高的膜通量， 就必须提高TMP， 反之， 如果增加或降低TMP，也会导致膜通量发生相应的变化。MBR 有恒通量和恒压力2种操作模式。 2.3.2.2 曝气量和CFV 一般而言，在SMBR 中随着曝气量和CFC的增加，污染物在膜表面的沉积得到改善， 膜过滤通量相应提高。但SMBR 中曝气量和CFC并不是越大越好， 一方面随着曝气量的增加能耗会相应增加， 而且过大的曝气量会破坏活性污泥絮体结构， 改变混合液和膜面EPS的浓度和成分使活性污泥颗粒变小， 更容易在膜表面和膜孔内沉积， 加剧膜污[16]。另一方面，CFV 的变化会改变由剪切引起的扩散从而影响颗粒从膜表面的迁移， 进而影响滤饼层的厚度。较高的CFV减少了大颗粒沉积， 导致污泥颗粒破碎，使滤饼层更加密实，并导致更高的TMP，同时还会刺激EPS的释放， 加重膜污染。 2.3.2.3 SRT、HRT、温度、操作方式 SRT 能影响MLSS、污泥组成、EPS 等参数， 是MBR 中影响膜污染速率的重要操作条件。众多研究表明MBR中似乎存在一个最佳SRT， 但实际应用中进行不同SRT的尝试并不现实， 因此往往根据膜厂商推荐的MLSS来确定运行SRT[11]。 HRT 对膜污染存在着间接影响。首先HRT 的变化会直接导致膜通量的变化， 进而改变膜过滤的状态， 影响膜污染的速率。在相同的进水条件下， 较短的HRT能提供给活性污泥更多的营养物质， 使其增值速率加快， 从而增加MLSS， 影响膜过滤性能。 温度对膜分离的影响比较复杂， 应综合考虑。Jiang等[17]考察了中空纤维
水处理过程中膜污染问题及其预处理技术研究进展探析
水处理过程中膜污染问题及其预处理技术研究进展探析摘要：膜技术是一种在使用的过程中较为高效的废水处理技术类型，可以在颗粒物、有机物以及微生物的处理中，发挥出应有的优势和价值。
在本文的分析中，着重对水处理过程中膜污染问题及其预处理技术研究进展进行分析，首先阐述了膜污染的影响因素，其次，对其形成情况进行了介绍，最后，则重点对相关处理技术进行了总结，以此为相关领域的工作人员提供一定的参考。
关键字：水处理；膜污染、预处理引言：伴随着近些年的发展与建设，使得在我国工业和经济的发展进程中，对于水资源的使用规模越来越大，因此就面临着大量废水的处理工作。
因此，为了保障对环境起到良好的保护，就需要积极的利用各种先进的水处理技术，以此实现环保的目标。
1膜污染的影响因素1.1 膜物化性质这是一种在膜表面性质、膜孔径以及膜材料的化学组成上的重要影响。
在一般情况下，膜都是带有电的情况，而污染物会受到静电的影响，而对膜表面造成直接的污染影响[1]。
在过去专家进行深入研究后，提出了新型的酰氯膜，这是一种可以具备较高防污效果的材料。
在表面上较为的粗糙，这是为了优化膜的污染性。
在过去对膜的处理上，可以从与原本膜的疏水性，转变成膜的高度亲水性。
1.2 水质条件在过膜水样的雾化性质上，例如对于离子强度、污染物类别、温度以及PH 值的处理上，都会直接影响到膜的污染程度。
过去进行的深入研究中，发现利用多糖的方式，可以将膜的微观吸附行为，以及吸附层结构的特征进行改善，因此在钙离子增加之后，会导致葡萄糖作用下，导致加剧膜污染。
其次，在超滤膜的透水性，也会到最后伴随着温度的提升，而逐渐提升效果[2]。
1.3 过膜条件在膜分离技术的使用过程中，受到操作压力以及表面流速的影响，会使得在膜表面造成直接的影响。
当下出现了四种不同类型的过滤方式，因此就需要在进行处理的过程中，对其膜生物的反应器膜，或产生直接的污染影响。
在一些膜污染较大的情况下，基本上都是受到瞬时体统通量的问题影响，并不会受到通过方式的影响。
电解法生产工业级高纯度氯化钠中膜污染问题分析与解决方案设计
电解法生产工业级高纯度氯化钠中膜污染问题分析与解决方案设计电解法生产工业级高纯度氯化钠是一种常用的化工工艺，但在生产过程中存在着膜污染问题。
膜污染是指通过电介质膜的过程中，溶质、溶剂或其他杂质聚积在膜表面，降低膜的通透性和选择性，从而影响生产过程和产品质量。
本文将从膜污染的原因、分析方法和解决方案设计等方面进行介绍。
一、膜污染的原因1. 氯化钠原料含杂质：较低纯度的氯化钠原料中可能存在杂质，如硅酸盐、碳酸盐、铁盐等，这些杂质在电解过程中会沉积在阳极和阴极的膜表面。
2. 氯化钠溶液中含有机物：工业级氯化钠制备过程中，溶液中可能存在有机化合物，如溶剂、催化剂等，这些有机物会在电解过程中在膜表面聚积。
3. 过高的电解电流密度：电解过程中，过高的电流密度会导致电解液中的物质迅速分解，生成有机氯化物或者钠杂质等，进一步增加膜污染的风险。
4. 过高的温度：过高的温度会导致膜表面堵塞，增加膜污染的发生。
二、膜污染的分析方法1. 实时监测膜的通透性和选择性：通过实时监测膜的通透性和选择性，可以判断是否存在膜污染。
常用的监测手段有电导率表、红外光谱法、X射线衍射法等。
2. 膜表面形貌观察：通过观察膜表面的形貌，可以发现有无沉积物、结晶和结垢等迹象。
3. 化学分析法：通过对膜表面杂质的化学分析，可以确定其中的成分，以便采取对应的解决方案。
三、解决方案设计1. 提高氯化钠原料的纯度：采用高纯度的氯化钠原料，可以有效降低杂质对电解过程的影响。
可以采用蒸馏法、结晶法等提纯方法。
2. 除去有机物：通过使用活性炭吸附、氧化剂氧化等方法，将溶液中的有机物去除，减少有机物在膜表面沉积的风险。
3. 控制电解电流密度：在电解过程中控制电流密度合理，避免过高的电流密度产生过多的氯化物或者钠杂质。
4. 控制温度：合理控制电解过程中的温度，避免过高的温度导致膜表面堵塞。
5. 定期维护膜系统：定期对膜系统进行维护保养，定期清洗膜表面的沉积物，以保持膜的良好性能。
稠油污水膜污染生物控制技术研究
稠油污水膜污染生物控制技术研究随着工业化的快速发展和城市化进程的加快，工业废水和城市污水的治理成为了一项紧迫的任务。
稠油污水膜污染是一种十分严重的环境问题，给环境和生态系统造成了巨大的危害。
稠油污水膜污染的生物控制技术研究成为了环境科学领域的研究热点之一。
稠油污水膜污染是指在油水接触界面上，稠油膜形成后油膜上附着的微生物和水面上的污染物质一起形成的一种水体污染现象。
这种污染物质对于水生态系统和环境都会产生严重的影响，包括影响蔬菜和水产品的生长，影响水体的透明度，影响固底底栖生物的生活环境等。
为了解决稠油污水膜污染的问题，许多研究者进行了大量的工作，提出了各种生物控制技术。
本文将从微生物调控、水生物利用和植物修复等方面介绍稠油污水膜污染生物控制技术研究的进展。
一、微生物调控微生物是自然界中的重要生物资源，它们的生长和活动对于环境的改善和污染物的去除有着重要的作用。
微生物调控技术是采用生物土壤细菌对稠油污水进行调控和净化的一种技术。
通过在污染水体中引入一定种类和数量的微生物，使其在水体中繁殖和生长，从而达到净化水体的目的。
目前，常见的微生物调控技术主要包括厌氧厌硫菌、硝化细菌和甲烷氧化细菌等。
这些微生物在处理稠油污水的过程中，可以对污水中的有机物质进行分解和降解，降低水体中的污染物浓度。
它们还能够利用油膜上的有机物质和微生物来维持水体内部的生态平衡，减少污染物的蓄积和扩散。
二、水生物利用水生物是水体生态系统中的重要组成部分，它们对于水体中的有机物和无机物的降解和去除有着重要的作用。
水生物利用技术成为了一种重要的稠油污水膜污染生物控制技术。
在水生物利用技术中，通常采用一些特定的水生植物和水生动物来处理稠油污水。
水生植物在处理稠油污水的过程中，可以通过其根系对水体中的有机物质和无机物质进行吸收和吸附，起到净化水体的作用；而水生动物则可以通过捕食和过滤的方式将水体中的有机物和悬浮物去除，使水质得到改善。
三、植物修复植物修复技术是利用一定的植物来修复和改善受有机物污染的区域的一种技术。
膜的污染及其控制方法
膜的污染及其控制方法控制方法, 污染简介：反渗透系统在日常的运行中，难免会出现系统的无机物结垢、胶体颗粒物的沉积、微生物的滋生、化学污染以及其它问题，这些因素影响着系统安全稳定的运行。
关键字：反渗透结垢胶体污染SDI 化学污染相关站中站：膜技术产品及应用反渗透系统在日常的运行中，难免会出现系统的无机物结垢、胶体颗粒物的沉积、微生物的滋生、化学污染以及其它问题，这些因素影响着系统安全稳定的运行。
下面主要阐述膜系统在日常中出现的问题及控制方法。
一、无机物的结垢在水中存在Ca2＋、Mg2＋、Ba2＋、Sr2＋、CO32－、SO42－、PO43－、SiO2等离子。
在一般的情况下是不会造成无机物结垢，但是在反渗透系统中，由于源水一般浓缩4倍，并且pH也有较大的提高，因此比较难溶解的物质就会沉积，在膜表面形成硬垢，导致系统压力升高、产水量下降，严重的还会造成膜表面的损伤，使系统脱盐率降低。
衡量水质是否结垢有两种计算方法：控制苦咸水结垢指标对于浓水含盐量TDS≤10,000mg/L的苦咸水，朗格利尔指数(LSIC)作为表示CaCO3结垢可能性的指标：LSIC=pHC-pHS式中：LSIC：反渗透浓水的朗格利尔指数pHC：反渗透浓水pH值pHS：CaCO3溶液饱和时的pH值当LSIC≥0，就会出现CaCO3结垢。
控制海水及亚海水结垢指标及处理方法：当浓水含盐量TDS>10,000mg/L的高盐度苦咸水或海水水源，斯蒂夫和大卫饱和指数(S&DSIC)作为表示CaCO3结垢可能性的指标。
S&DSIC=pHC-pHS式中：S&DSIC：反渗透浓水的斯蒂夫和大卫饱和指数pHC：反渗透浓水pH值pHS：CaCO3溶液饱和时的pH值当S&DSIC≥0，就会出现CaCO3结垢。
其它无机盐结垢预处理的控制方案碳酸钙结垢预处理的控制方案在反渗透系统的结垢中，以碳酸盐垢为主，大多数地表水和地下水中的CaCO3几乎呈饱和状态，由下式表示CaCO3化学平衡：Ca2+ + HCO3– <---> H+ + CaCO3从化学平衡式可以看出，要抑制CaCO3的结垢，有几种途径：降低Ca2+的含量降低了Ca2+含量，可以使化学平衡向左侧移动，不利于形成CaCO3垢。
关于仪征电厂一级反渗透膜硅酸铝盐污染的原因及处理方法的探讨
关于仪征电厂一级反渗透膜硅酸铝盐污染的原因及处理方法的探讨仪征电厂4×150t/h的一级反渗透膜运行近四年，出力逐渐降低，出现硅酸铝盐污染的现象，针对这一问题对反渗透膜的化学清洗方法进行调整，提出合适的解决方法。
标签：反渗透膜；硅酸铝污染；化学清洗1 反渗透膜衰减的原因反渗透膜是一种高分子聚合物的半透膜，表面微孔的直径一般在0.5—10nm 之间，运行一段时间后膜孔堵塞或变形破损，必然会造成系统运行的衰减。
造成反渗透衰减的主要原因有：膜的材质、运行水温、进水水质、加药品质、加药量和运行压力等。
1.1 材质的先天不足造成反渗透膜的使用年限受到限制反渗透膜的材质主要有以下几类：1.醋酸纤维素膜元件，随着时间的推移，运行中酯基团会水解，从而造成膜的功能丧失；2.芳香烃聚酰胺膜，适应的pH 范围可以宽到2-11，但对水中的游离氯很敏感，接触后易老化；3.复合膜（目前最常用的材质），复合膜的脱盐率基本不随使用时间而改变，但运行中仍易被氧化而造成衰减。
1.2 进水压力对反渗透膜的影响进水压力增加会提高膜的脱盐率，但当进水压力超过一定值时，加大了浓差极化，脱盐率不再增加，并且膜由于长期在一定压力下高负荷连续运行，易破损变形。
该损伤不可逆。
1.3 进水温度对反渗透膜的影响反渗透膜产水电导对进水水温的变化十分敏感，进水水温每升高1℃，产水量就增加2.5%-3.0% （25℃为标准），进水一般温度控制在10-35℃。
进水温度过低，产水量较低，但温度过高也会造成膜的老化、烫伤以及运行成本的增加，损伤不可能逆。
1.4 进水水质的影响由于运河水质和长江水质的不稳定性，当原水恶化时，设计的水处理工艺不能满足反渗透进水水质的要求，造成反渗透膜污染。
一般运河水的恶化易造成反渗透膜的有机物污染，使得运行压差增加，产水量持续衰减。
而长江水在汛期到来时胶体硅严重超标，造成反渗透系统整体运行压力抬升，产水量在运行一段时间后会骤然衰减。
膜生物反应器运行中的膜污染及其控制研究
为了解决水 资源 的紧缺及水 质污染 问题 ， 人们正致力 于探 索高效 节能的水处理新技术 ， 中膜生物反应器水处理技术 ， 其 已受到各 国水处 理技术科技工作者的关注。所谓膜 生物反应 器（ Ｒ ， ＭＢ ）是一种新型高效 的水处理 技术 ， 将生物处 理与膜分离技术相 结合而成 的一种 高效污水 处理新工艺 ， 膜分离指 以外界能量或化学位差为推动力 ， 以膜的选择透 过性 ， 对双 组分溶质或溶 剂进行分离 、 分级 、 提纯和 富集 的方法 。膜生 物反应器 综合 了膜处 理技 术和生物处理技 术的优点 ， 通常 在常温和常 压下进行生化反应 ， 产物或副产物从反应 区连续地分离 出来 ， 打破反应 平衡 ， 而可大大地提 高反应转化率 ， 从 增加 产率或处理能力 ， 程能耗 过 低、 效率高 。因此 ， 膜生物反应器是 当今倍受 国内外专家学者重视 的一 项开发性高新水处理技术。 １膜生物反应器的特 点及制约 因素 ． 膜分离技术在分离浓缩过程 中， 不发生相变化 ， 也没有相变化 的化 学反应 ， 因而不消耗相 变能 ， 以耗 能少 。在膜分离过程 中 ， 所 一种物质 得到分 离 ， 另一种 （ 或几种 ） 物质则被浓 缩 ， 分离与浓缩 同时进 行 ， 回 可 收有价值 的物 质资料 。在膜分离过程 中， 不需要从外界加进其他物质 ， 这样可 以节省原材料 和化学药 品。根据膜 的选择透过性和膜孔径大小 不同， 可以将不 同粒径 的物质分开 ， 大分子和小分子 的物质 分开 ， 因此 使物质得 到了纯化而又不改 变它们原有 的属性 。膜分离工艺不损坏对 热有敏感 和对热不稳定 的物质 ， 以使其在常温下得到分离 ， 可 这对药制 剂、 酶制剂 、 汁等的分离浓缩非 常适 用。膜分离工艺适用 性强 ， 果 处理 规模可大可小 ， 操作及维护方便 ， 易于实现 自动化控制 。 １１ 生 物 反 应 器 的 特 点 ．膜 膜生物反应 器具有传统方法不及 的许 多优点 ：１膜生物反应器能 （） 有效 的进行 固液分离 ； ） （ 具有 高效 的截 留污染物 的作用 ；３ 反应器 内 ２ （） 微生物浓度高 ， 冲击 负荷 能力强 ；４ 能够有利硝化细菌 的截 留 、 耐 （） 生长 和繁殖 ， 具有较 高的脱氮效果 ；５ 占地面积小 、 （） 工艺设 备集 中 、 处理 系 统 的设备化 、 自动化程度高 ； ） Ｂ 中较高的污泥浓度不仅使 Ｍ Ｒ （ Ｍ Ｒ ６ Ｂ 所 能达到 的容积 负荷大大提高 ， 系统抵抗 冲击 负荷 和有毒 、 还使 有害物质 的能力得到 了加强 ， 从而使系统 运行 的稳定性得 以提高 ；７ 产生剩余 （） 污泥量少 ， 能够降低剩余污泥的处理费用 。 １ 膜生物反应器的制约因素 ． ２ 膜分 离技术在实 际应 用当 中， 浓差 极化和膜污染是膜 生物反应器 应用 中存在 的两 大难题 ， 约因素是使用过程 中的膜污染 问题 ， 制 其表现 为： 膜表 面形 成滤饼层增 加传质 阻力。通量 随时间不 断衰减 、 膜两侧压 差和通过膜 的压 降逐 渐加大 、 留率下 降， 截 污染严重 时使过 滤过程难 以 继续进 行。这就需要 研究膜污染机 理 ， 分析影响膜 污染 的主要 因素 以 及 膜被污染 的形式 ， 从而指导膜 污染 的预防和膜清洗方 法的研究 。这 些 问题 的解决程度 ， 决定着膜在污水处 理领域 中工业化 的应用程度。 ２膜污染的成因 ． ２１ 污 染 ．膜 膜污 染 ： 膜在过滤 过程中 ， 污水 中的微粒 、 胶体粒子 或溶质分子与 膜 发生物理化学作 用 ， 因浓差极化 在膜表面超过其溶 解度而引起在 或 膜表 面及膜孑 内吸附 ， 沉淀造 成膜孔 径变小或堵塞 ， Ｌ 经 使膜通量 与分离 特征发生 变化 。在活性 污泥性 质中污泥浓度 、 胞外 聚合物 、 污泥粒径是 影 响膜污染 的根本 原因 ， 是膜生 物反应器膜污染 的重要 影响因素 。膜 污染一般是 以膜过滤过程 中的污染 阻力表征 。膜过滤 阻力包括 由于吸 附 、 塞引起 的污染（ 堵 不可逆污染 ） 阻力和浓差极化形 成的凝胶层污染 （ 逆污染 ） 可 。浓差极化现象 只有 在膜生物反应器运行 过程 中才发生 ， 并且 可以通过改变 料液的流动条件 以及其它物理条件来 消除 ， 是可逆 的。曾一 鸣等 把液体 微滤和超滤过 程的膜 污染分 为物理 污染 和化学 污 染 。物 理污染 包括膜 表面的沉积和膜 孔内的阻塞 与膜孔结 构 、 这 膜表 面 的粗糙 度 、 溶质的尺寸和形状 等有关 ； 化学 污染包 括膜表 面和膜孔 内 的吸附 ， 与膜表面的荷电性 、 这 亲水性 、 吸附活性 点及溶质的荷 电性 、 亲 水 性及 在溶液 中的溶解度等有关 。对于不同 的过滤体 系 、 过滤 的不 同 时期 ， 同的污染形式 占不同地位 。 不 ２２膜污染 的形态分类 ． 膜 污染从 形成 的形 态上主要 有膜 面凝胶 层 、 污泥层和膜 孔堵塞 ３ 种 污染类 型 ：１ 膜面凝胶层污染 ， （） 即滤饼 ， 主要是水透过后被载留下来 的部分 活性污泥 、 胶体物质和部分浓缩的溶解性有机物 ， 在过滤压差和 透 过水 流的作 用下堆积在膜表面而形成的可逆性 膜面污染 。这类 污染 在闭端膜过滤 中占有很大 的 比重（ ８ ％～９ ％）且发展迅速 ， 约 ０ ０ ， 是膜污 染水力控制的主要对象 ；２ 污泥层污染是由膜表面滋生的大量的微生 （） 物 谢产物组成 的粘泥 （ 粘性多糖类 、 多肽类和蛋 白质分子等） 在 ，
试论膜法水处理中膜污染的化学控制研究进展
试论膜法水处理中膜污染的化学控制研究进展1. 引言1.1 水处理中膜法的重要性在膜法水处理中，通过半透膜的选择性透过和阻滞作用，能够有效地去除水中的悬浮固体、细菌、病毒等微小颗粒及化学物质，从而实现水的净化和回收利用。
与传统方法相比，膜法水处理具有更高的过滤效率和更小的处理体积，能够有效解决水资源的短缺和水污染的问题。
膜法水处理在现代水资源管理和保护中具有举足轻重的地位，对改善水环境、保障人民健康、促进可持续发展具有重要意义。
通过不断的研究和创新，膜法水处理技术必将在未来的水处理领域发挥更加重要的作用。
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1.2 膜污染对水处理的影响膜污染是指在膜分离过程中，因污染物的积累导致膜性能下降的现象。
膜污染会影响水处理系统的效率和稳定性，严重影响水质处理效果，甚至导致设备故障和停机。
膜污染会导致膜通量下降、截污性能减弱、能耗增加、运行成本升高等问题。
膜污染还可能会引起膜表面结构破坏、膜孔径变大、膜孔堵塞等现象，降低膜的寿命和稳定性。
有效控制膜污染对于水处理系统的正常运行和长期稳定性至关重要。
化学控制方法是目前应用最广泛、效果最明显的膜污染治理手段之一，具有调节作用、高效节能、易操作等优点。
通过科学合理的化学控制方法，可以有效预防和减轻膜污染带来的负面影响，提高膜分离系统的运行效率和稳定性。
2. 正文2.1 膜污染的类型与特点膜污染是指在膜分离过程中，随着操作时间的推移，水中的各种杂质和有机物逐渐在膜表面或膜孔道中沉积、吸附、结晶或凝聚形成的膜层。
膜污染的类型多种多样，主要包括物理性污染、化学性污染和生物性污染。
物理性污染主要指在膜表面或孔道中沉积的颗粒物、胶体物质、微生物等。
这些物质会堵塞膜孔道，降低膜通透性，导致膜通量下降，增加膜的阻力，影响膜的使用寿命。
化学性污染是指水中的化学物质与膜表面发生化学反应，形成结晶、凝聚或分解产物在膜表面沉积。
这些化学物质可能会破坏膜的结构，改变其表面性质，导致膜的性能下降。
膜污染防治措施的探讨
－52－科技论坛膜污染防治措施的探讨车继芳（大庆市东城区污水处理厂，黑龙江大庆163311）膜生物反应器是将膜组件的高效固液分离作用和生物反应器有机结合的技术，它以膜组件取代了传统工艺中的二沉池和后处理系统，简化了工艺流程，并且出水效果远远好于二沉池。
但是膜组件会被颗粒杂质等堵塞，影响出水水质，造成膜污染堵塞的主要原因有：浓差极化现象；污染物在膜表面和膜孔内造成的膜污染；膜内壁附着生长的细菌造成的生物堵塞。
浓差极化是溶液在压力驱动下，溶质逐渐在膜表面积聚的结果，它使膜表面的溶质浓度升高，且高出主体溶液中的浓度，从而造成溶质的反向扩散，当膜表面溶质的浓度增加到一定程度时，凝胶层便形成了，凝胶层是非动层，对膜通量有很大影响。
膜污染是指混合液中的悬浮颗粒、胶体粒子或溶解性大分子在膜表面和膜孔内吸附，沉积造成膜孔径减小或堵塞，使膜通量逐渐减少的现象。
生物堵塞是指由于细菌进入生物膜内部，附着生长在膜内壁上，分泌粘性物质造成过水流道断面减少，通量下降的现象。
如何进行膜污染的防治？第一应选择合适的膜材料，膜结构和膜组件型式。
膜的亲疏水性、荷电性会影响到膜与溶质间相互作用。
通常亲水性膜及膜材料电荷与溶质电荷相同的膜较耐污染。
选择不对称结构膜，杂质主要被截留在膜表面，不易在膜内部堵塞，容易被清洗去除。
选择中空纤维平板式结构型式，纤维表面粘附的污泥层在上向气液流形成的剪切力作用下，比较容易去除。
第二是采用间歇出水的运行方式。
当膜组件工作一段后，膜的过滤阻力急剧上升，造成膜的快速污染。
因此，膜组件在工作一定时间后，应停止出水，惊醒空曝气，以减少膜的污染。
第三是投加活性炭粉末，有助改善污染混合液的特性，减少过滤的阻力，提高膜的渗透速率，并能提高膜反应器的处理效率。
第四是在反应器内安装填料，可以提高处理系统的稳定性，防止膜污染的发生。
因为填料使反应器内悬浮污泥的浓度大大下降，这就延长了膜组件的使用周期。
第五是对膜组件进行清洗。
超滤膜污染类型研究进展
超滤膜污染类型研究进展膜分离技术被认为是21世纪最有前途、最具发展前景的重大高新技术之一，它在工业技术改造中起着战略性作用。
膜分离技术对许多传统产业的发展起着关键作用。
然而，膜污染问题始终是限制其应用的瓶颈，减少乃至消除膜污染将能大大拓宽其使用范围。
因此，近年来，超滤膜污染的预防及控制措施研究依然是人们关注和研究的热点问题。
标签：超滤；膜污染；控制技术；进展0 膜污染类型研究进展膜污染是一系列不同物质之间的物理作用和化学反应的结果导致的，其中包括原水中不同污染成分之间的相互作用以及这些污染物成分和不同材质膜表面之间的物理化学作用。
造成膜污染的因素主要有以下几种：原水污染物成分，主要污染物成分的浓度，水化条件（pH，离子强度，二价阳离子浓度等），膜材料自身属性（膜表面形态，亲疏水性，带电性，孔隙率等），温度，运行模式，水动力学条件（初始过膜通量，错流速率）等。
就污染物而言，膜污染一般可以分为四种类型：颗粒物污染、无机物污染、有机物污染和微生物污染。
1 颗粒物污染根据研究可以将自然水体和污水中的颗粒物分为四类：1）可沉降颗粒物（>100μm）；2）超胶体颗粒物（1μm—100μm）；3）胶体颗粒物（0.001μm—1μm）；4）可溶解颗粒物（0.001μm）。
颗粒物引起的膜污染机制分为三类：膜孔堵塞，滤饼层的形成和浓差极化。
（1）膜孔堵塞膜孔堵塞是颗粒物污染的第一阶段，也是造成污染最严重的阶段。
膜孔堵塞可以分为三种不同的形式：1）标准膜孔堵塞，即颗粒物在膜孔周围沉淀；2）完全膜孔堵塞，即颗粒物镶嵌到膜孔内；3）中间膜孔堵塞，即上述两种形式相互结合导致的堵塞。
随着水中颗粒物持续不断地沉积在膜表面，滤饼层逐渐形成，膜污染进入下一阶段。
（2）滤饼层形成一旦滤饼层在膜表面形成，那么滤饼层将会取代膜的角色，决定过膜通量的变化和过滤去除的效果。
有研究表明，增大跨膜压差或者过滤速率会加重浓差极化现象和膜污染。
膜污染简介及解决方案
• 2.上面讲到TMP对膜污染的影响很大，因此，针对不同 的MBR 运行状况，测量出临界膜通量或临界TMP，保 持系统在临界值以下运行是减缓膜污染、提高膜通量的 有效方法。需要注意的是，临界膜通量或临界TMP 通 常都由短期实验测得，而MBR 在长期运行时会发生短 期实验中并不明显的轻度膜污染的积累，因此系统即使 在临界值以下运行，最终也会出现TMP 骤增或膜通量 骤减的情况。此外，MBR 运行的起始膜通量或起始 TMP 也对膜污染有一定的影响，尽量选择低的起始膜 通量或起始TMP有利于膜污染的减轻。在MBR 的运行 中，膜面附近的错流能够在一定程度上减弱微粒子向膜 面沉积的趋势，减缓膜污染的发生。对于浸没式膜生物 反应器( SMBR) ，膜面附近流体的紊乱程度由曝气量 决定，而对于错流式膜生物反应器( CMBR) ，膜面附 近的水力状态由错流速率( CFV) 决定。在一定范围内， 使用较大的曝气量或CFV能有效改善膜污染。
三：膜污染的控制
• 1.膜材质、孔径、粗糙度、亲/疏水性、表面电荷等都 在一定程度上影响膜污染的速率。通常认为无机膜如 陶瓷膜、金属膜等比有机膜具有更强的抗污染能力，， 因此研制低成本的无机膜是膜元件的一个重要发展方 向。。对有机膜而言，除选用抗污染能力较高的材料 如聚偏氟乙烯( PVDF) 制造膜原件外，对现有膜原件 进行表面改性从而改变膜面性质也是获得高抗污染能 力膜元件的一个有效途径。 • 对膜构造，对膜组件结构进行优化设计有利于增强流 体与膜面的相互作用，强化流体对膜污染的去除效果。 目前对中空纤维膜组件结构的优化设计研究较多，包 括膜组件的放置方向、填充度、张紧度及直径等，通 常膜丝垂直放置、填充度较小、张紧度较低及纤维丝 直径较细时膜污染较轻。
一：膜生物反应器
• 膜技术和处理污水的生物反应器结合起来已经 形成了三种类型的莫生物反应器（MBRS）。 分别为分离膜生物反应器，膜曝气生物反应器， 萃取膜生物反应器。 • 主要讲下膜分离生物反应器的优点：占地面积 小，对水中固体去除彻底，出水无需消毒，高 负荷率，低/零污泥的产率。 • 不可避免的膜生物反应器也会存在着一些缺点： 例如膜的价格高昂，接下来我想着重讲述一下 目前存在的膜污染问题。