微生物本身对超滤膜污染的影响因素研究
PAN膜超滤通量变化及影响因素探讨
式 中 ：口 （ ｋ ） 为 滤 饼 层 平 均 比 膜 阻 ； ｍ／ ｇ
Ｗ （ｇ ｋ ）为膜表 面 滤 饼 层堆 积 量 ；Ａ（ ）为膜 过 滤 。 面积 。滤饼层 比摩 阻可 根据 Ｃ ｒ ｎ ｋ ｚｎ ａｍａ － ｏｅ ｙ公式 计算：
１ ０（ ８ １一 ｅ ） 吼 一 — 一 （） ４
【 ＤＯＩ 码 】 １ ． ９ ９ ｉｉｓ ． ６ ２ ２ ６ ． ０ ０ ０ ． １ 编 ０ ３ ６ ／．ｓ ｎ １ ７ — ４ ９ ２ １ ． ５ ０ ６
膜 污染 曾是 阻碍超滤 技术 被人们 普遍接 受并 广 泛推 广 的重 要原 因 。如果 单 方 面地研 究 Ｐ ＡＮ 超 滤
Ｒ 一
（） ３
膜的分 离特性 ，对 工 艺 的实 际 应 用 没有 任 何 意义 ，
因为超滤 分离 过程 必然伴 随着对膜 的污 染 。 目前超 滤膜污染 问题 仍是影 响其 可靠性 的关键 因素 。所谓 膜 污染 ，乃指原 水 中悬 浮颗 粒及未 通过膜 的 可溶性
溶质 在膜 表面上 的沉积 或 聚积 ，以及通过 膜 的更 小
没 Ｖ ＝ｒ ｒ 为膜 的初 始全部 孔 的体 积 ，并将 ＝ｃ Ｎｌ
式 （ ）带人 式 （６ ７ ）可 得下式 ：
Ｑ， Ｑ０ １ 一 （ ～ ） 。 （） ８
滤 ３ ｒｉ ，通 量 有 所 下 降 ，这 时进 行 水 力 反 冲 ０ ｎ后 ａ
洗 ，通 量得 到恢复 ，然后 进入 下一个工 作周期 。超
为膜 的 固有 阻 力 ；Ｒ 为膜 表 面 截 留杂 质 结成 的 滤 饼层 （ ａ ｅＬ ｙｒ 的 阻力 ，可 用 Ｒｕｈ的 滤 饼 层 Ｃ ｋ ａ ｅ） ｔ
可得 出 ：
过滤公 式 ３ 表示 ： 来
超滤膜的过滤特点及影响因素
超滤膜的过滤特点及影响因素电泳涂装技术以其独有的高生产效率，优质耐蚀的涂层，安全经济等优点，受到涂装界的重视。
随着新型电泳涂料的开发和涂装技术的进步，成其是阳离子型电泳涂料的阴极电泳技术的开发，现今有用电泳涂装法涂底漆的车身达90%以上，车箱、车架、车轮等已基本使用电涂涂装涂底漆或一次成漆。
超滤设备的设计，有三个基本要求：一是确保有足够的流量通过膜表面，同时尽可能紧密，在既定的体积内可容纳最大的膜面积。
还要拆卸更换膜方便，易清洗等等。
常见的超滤膜有管式(又分内丈夫，外压两种)，板式，中空纤维式(也分内外压两种)，卷式四种。
从实际应用效果来看，卷式和中空对预处理、漆的管理要求严格，自动化水平要求高，而板式装卸、密封、维护较困难。
下表展示了不同类型超滤器及组件在电泳涂装上应用的优缺点。
电泳漆用超滤膜及其组件。
超滤膜的性能是超滤系统的核心。
超滤设备是否充分有效的发挥效应，关键在于超滤膜的性能好坏，即超滤膜的透过速度，截留率，寿命及耐化学药品性能等是否达到设计指标。
1、阳极电泳(阴离子型)用超滤膜。
阳极电泳漆用超滤膜的透水速度，截留率，使用寿命，对阳极漆种的适应性等指标国产超滤膜均与国外同类产品水平相当，而今阳极电泳线上配套的超滤器国内基本上不进口，多采用国产超滤膜。
2、阴极漆(阳离子型)用超滤膜。
随着当今阴极电泳漆的迅速发展，与之相适应的超滤膜一直是膜工程人员研究重点。
由于阴极电泳漆固含量高，主要成份为水溶性高分子涂糕点和极细的颜料，吸附性较大，污染力较强，造成超滤膜极易堵塞、衰减。
为此国外一般选用具有与阴极漆基相同电荷的荷正电超滤膜来超滤阴极漆。
在超滤过程中，借助杜南效应，静电排斥，减轻漆对膜面的污染，增加透过速度，延长膜的使用寿命。
超滤设备在电泳漆超滤中的几个影响因素。
1、漆液流速。
超滤过速度是由膜面溶质逆向扩散速度所控制的，漆液在膜管流动时产生浓差级化是影响透过速度的主要因素，浓差极化强度取决于膜面漆液的流速，只有当膜面流速致使漆液从层流转入紊流状态时，才能冲破轴向流动边界层厚度，极化程度得以改善，管过速度得以提高。
膜生物反应器膜污染影响因素的分析
膜生物反应器膜污染影响因素的分析1 膜污染机理及模型表征1．1膜污染机理导致膜通量下降有很多因素，包括浓差极化、吸附、形成凝胶层、沉淀堵塞、形成滤饼、压实等.浓差极化是在浓度梯度的作用下，溶质由膜面向主体溶液扩散，使流体阻力和局部渗透压增加.浓差极化的作用是可逆的，可以通过降低料液的质量浓度，提高错流流速，加入紊流器等来去除.通常所说的膜污染是指在运行过程中,细胞混合液中的微生物菌群及其代谢产物、固体颗粒、胶体粒子、溶解性大分子由于与膜存在物理化学作用、机械作用而引起在膜表面或膜内孔吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞,使膜产生透过流量和分离特性的不可逆变化，由于研究者采用的模拟条件不同，对膜污染的机理认识也有所差异，因而也得到了多种不同的模型表征方式.1.2 膜污染的数学模型目前还没有一个可用于估算膜污染性质和程度的通用规则，一般认为表征膜过滤过程中污染阻力的经典模型为达西方程式中：J为膜通量（m3/（m2·d））；△p为膜两侧的压力差（Pa）；μ为滤液的黏度（Pa·s）；Rt为总阻力（m-1）；RM 为新膜阻力（m-1）；Rc为由沉积在膜面的泥饼层产生的泥饼阻力（m-1）；Rf为膜污染阻力（m-1）.根据达西公式，国内外的很多学者结合各自的膜污染实验建立了大量的数学模型，从不同的侧面揭示膜污染机理.早期的模型主要是将微生物絮体作为颗粒物考虑，物理堵塞的研究较多，如强化曝气，提高过滤错流速度等.但随着研究的深入，微生物在MBR膜污染的作用越来越引起人们注意，模型表征中考虑了生物因素的贡献，如Choo 等人于2000年研究了微生物有机负荷对膜污染的影响，建立了压力、通量与过滤阻力之间的数学模型[2]；Yonghun Lee等人在2002年建立了溶解性微生物产物（SMP）对膜污染影响的数学模型，此模型不仅能表现出水水质的情况,同时也说明了膜生物反应器中膜污染的特性。
2 膜污染的影响因素尽管目前在膜污染机制方面还没有达成共识，但对不同的具体环境下，研究者对膜污染影响因素进行了广泛探讨，可归纳为以下3方面：微生物特性，运行条件与膜的结构和性质2．1 微生物特性生物反应器中污泥质量浓度（MLSS）对膜通量有显著影响.Fane 等[4]早在1981年就报道膜污染与MLSS是成线性增长的关系，而后Shmizu等[5]研究中发现，通量的下降随膜污染的增加是成对数关系的[6].另一些研究者却认为污泥质量浓度本身并不影响过滤特性,真正的影响因素是污泥的特性、颗粒大小、表面电荷、所含微粒等.新近的研究发现微生物代谢产物包括胞外聚合物（EPS）和溶解性微生物产物（SMP）对膜污染有重要影响.EPS、SMP主要是微生物细胞分泌的黏性物质成分复杂，包括多糖、蛋白质、脂类、核酸等高分子物质.一些学者认为EPS质量浓度与膜污染是成线性关系的，EPS 减少40％，滤饼的流体阻力也相应的减少40％.Wontae Lee等发现膜污染与蛋白质比例是成正比的，同时蛋白质的表面特性能影响微生物絮体的表面特性[7].近年来，以SMP为主要成分的溶解性物质对膜污染的影响越来越引起人们的重视.分置式膜-生物反应器中循环泵产生的剪切力对污泥絮体有较强的破坏作用，致使污泥絮体释放出大量的SMP等溶解性物质，从而增加了膜污染,形成了很大的膜过滤阻力.Wisniewski C等用微滤膜过滤城市污水处理厂的污泥，考察不同膜面流速下污泥粒径分布和溶解性物质浓度对膜污染的影响时，得出了溶解性物质引起的膜污染几乎构成了50%的膜过滤阻力[8].2．2 运行条件在一体式MBR中，曝气有两个作用：一是提供微生物所需的氧气；二是产生错流速率，去除至少是减少膜面的污泥层.Hong S P观察到在较高曝气量下产生的剪切力会加快污染物脱离膜运动的速度.并指出有临界曝气量存在，当超过它通量增加就不明显，而且太大的曝气量会提供过量的溶解氧，也不利于反硝化作用[6] .Ueda等报道降低曝气量可能会增加TMP作用，在短期运行中，降低曝气量可能会使初始通量恢复，但长期运行时，较低曝气量就会导致物质在膜面上的快速累积[9] .水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）都不是直接引起膜污染的因素，只是二者的变化会引起反应器内污泥特性的改变，从而对膜污染产生影响.通量是决定膜污染速率的最重要因素，由此将膜生物反应器通量划分为3个水动力学操作区：超临界区、临界区和次临界区.在临界区以下，膜污染速度较缓慢.Kaichang Yu等研究发现随着曝气强度的增大，气、水二相流的紊动性增大，进而使得临界通量也不断增大，这是延长微滤膜稳定运行时间的有效方法[10].2．3 膜的结构和性质膜的性质包括膜的材质，孔径大小，孔隙率，粗糙度，疏水性等，这些都会直接影响膜污染. 膜孔径对膜污染的影响与进水的颗粒大小有关，目前，大多数的MBR工艺采用0.1～0.4 μm的膜孔径，完全截留以微生物絮体为主的活性污泥.常采用的膜材料有陶瓷和聚合物，陶瓷膜具有很好的机械性能，寿命长，但由于其制造成本较高，工程中使用较多的是聚合物膜.膜材料的憎水性对膜污染有很重要的影响. Chang I S等比较了憎水性超滤膜和亲水性超滤膜，得出憎水性超滤膜膜面更容易吸附溶解性物质，表现出更大的污染趋势[11].对于疏水性膜，可以通过化学改性将其转变为亲水性膜，常用的化学改性的方法有接枝、共聚、交联等.Shoji等研究表明，膜表面粗糙度的增加使膜表面吸附污染物的可能性增加，但同时也增加了膜表面的挠动程度，阻碍了污染物在膜表面的沉积，因此粗糙度对膜通量的影响是两方面因素综合作用的结果.可通过在膜表面形成动态膜来改变膜表面粗糙度，从而改善膜污染.3 膜污染可控因素初探对一个具体的MBR装置而言，膜材料是确定的，微生物性能则会随运行状况的改变而改变，成为影响膜污染的重要因素，运行条件的控制要考虑到对微生物特性的影响.因此，本文采用小型模拟装置就微生物特性对膜污染的影响进行了考察.3．1 试验装置图2所示为淹没式膜生物反应器的小型的模拟装置，反应器体积10L，膜组件采用日本三菱公司的聚乙烯中空纤维膜，膜孔径为0.1μm，膜面积0.06 m2，膜通量为20 L/m2/h，采用透过膜压力（TMP）作为膜污染的指标，膜组件出口装有数字式压力表可以即时反应TMP 的变化，当TMP超过0.040 MPa时，停止运行对膜进行清洗操作，每个膜组件采用单独的曝气管产生向上的气泡冲刷膜表面以减轻膜污染，曝气强度可调，使膜A、B在相同的曝气强度下运行，曝气量0.1 m3/h.用来分别抽吸污泥混合液、膨胀污泥混合液、污泥混合液静沉上清液、上清液加三氯化铁混凝静沉后的上清液（见表1），考察污泥混合液中不同组分对膜污染的影响.为维持装置被过滤溶液浓度不变，膜出水除少量用于取样外，其余全部回流到过滤室中.表1 不同组分被过滤液的制备及特点类型制备及特点污泥混合液直接取自污泥培养的曝气室，MLSS为9 400 mg/L膨胀污泥混合液直接污泥培养的曝气室，MLSS为6 000 mg/L30 min静沉上清液污泥混合液30 min静沉液，含细小的絮体、溶解性大分子、小分子有机物、离子等，浊度13.5 ntu.混凝处理后的静沉上清液30 min静沉上清液按六联烧杯搅拌实验确定的混凝剂最佳投加量投加FeCl3后，静沉12 h后的上清液，主要成分是溶解性小分子物质、离子等，浊度1.5ntu，为防止胶体铁的生成滴加HCl, 调节pH 值为2.3．2 试验结果及分析用装置模拟淹没式膜生物反应器的运行条件，对不同组分的被过滤液进行了过滤，采用电镜观察新膜及污染膜表面，可以看到，膜污染后表面的微孔被污染物所覆盖（图3）.图4表明经过30分钟静沉的上清液对膜的污染速度比污泥混合液还要快，这说明污泥混合液中的微生物絮体被沉淀分离后并没有减缓膜污染.而对上清液进行混凝沉降处理后，则膜污染速度明显降低，可见溶解性微生物产物对膜污染有重要影响.值得注意的是膨胀的污泥混合液过滤过程中膜污染速度最快，观察其表面有大量黏性物质，判断为胞外聚合物，主要成分为多糖及蛋白质类物质.可见，在膜污染过程中，微生物代谢产物，EPS和SMP类物质，在膜污染过程中发挥了主要作用，而微生物的代谢状况和运行条件是密切相关的，目前国内外很多研究也发现，MBR 的负荷、固体停留时间（SRT）和水力停留时间(HRT)调控对膜污染有很大影响，这些参数实质上影响的是系统中的微生物特性，关于其具体作用机理还有待进一步的研究，但可以判断，MBR运行参数的控制将综合考虑微生物处理效果及对膜污染的影响.4 结论膜污染机理复杂，目前尚未完全清楚，国内外的研究认为膜污染的影响因素主要为微生物特性，运行条件与膜的结构和性质三方面.模拟试验表明胞外聚合物(EPS)和溶解性微生物产物(SMP)对膜污染有重要影响，分析认为，可以通过该控制固体停留时间（SRT）、水力停留时间（HRT）、负荷来控制微生物特性，进而缓解膜污染.。
浅析PVDF超滤膜的污染及清洗方法的确定
工业技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald60①作者简介：赵彬（1977—），男，汉族，河北卢龙人，本科，工程师，研究方向为超滤水处理的污染及清洗维护。
DOI：10.16660/ki.1674-098X.2008-5640-6667浅析PVDF超滤膜的污染及清洗方法的确定①赵彬（国家电投阜新发电有限责任公司 辽宁阜新 123000）摘 要：在新产业时代背景下，PVDF超滤膜作为一种现代化分离技术手段，在脱盐工艺以及水处理中发挥了重要作用，但未确保应用效益的最大化发挥，定期对“PVDF超滤膜”进行清洗是十分必要的。
鉴于此，本文主要基于PVDF超滤膜的污染类型和原因，对其清洗技术进行了系统化探析，由此在保证反渗透系统安全、可靠运行的同时，延长PVDF超滤膜元件的使用寿命，为预期产业可持续发展目标的实现奠定良好基础。
关键词：PVDF超滤膜技术 污染物类型 清洗技术 研究中图分类号：T912 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2020)11(b)-0060-03Analysis on the Pollution of PVDF Ultrafiltration Membrane andDetermination of Cleaning MethodZHAO Bin(State Power Investment Fuxin Power Generation Co.,Ltd., Fuxin, Liaoning Province, 123000 China)Abstract: Under the background of the new industrial era, PVDF ultraf iltration membrane, as a modern separation technology, plays an important role in desalination process and water treatment, but it does not ensure the maximum application benef it. It is necessary to clean the "PVDF ultraf iltration membrane" regularly. In view of this, based on the pollution types and causes of PVDF ultrafiltration membrane, this paper systematically analyzes the cleaning technology, so as to ensure the safe and reliable operation of the reverse osmosis system, extend the service life of PVDF ultrafiltration membrane components, and lay a good foundation for the realization of the expected industrial sustainable development goals.Key Words: PVDF ultrafiltration membrane technology; Pollutant type; Cleaning technology; Research膜生物反应技术作为一种现代化分离技术手段，在水处理中得到了广泛应用，不仅有效地提高了水处理质量和效率，此外在推动国民经济进一步发展中也发挥了重要作用。
影响超滤膜长期、稳定运行的因素分析
影响超滤膜长期、稳定运行的因素分析超滤作为纳滤、反渗透的预处理手段之一，对胶体以及高分子物质有良好的分离能力。
根据原水性状选择高效的运行方式，开发有效的反冲洗和化学洗涤方法等成为膜分离技术能否实用化的关键所在。
在某给水厂历时近2年的超滤试验中，考察了原水性状、水温、膜表面流速等因素对处理效果的影响。
1 试验方法及条件11原水水质以日本八户市马渊川河水经过沉砂、过滤(150μm)预处理后作为原水，其水质如表1所示。
表1原水水质测定结果项目最低最高平均值测定次数水温(℃) 1.1 28.5 12.3 516细菌(个170 27000 1700 88 /mL)大肠杆菌10 14000 2400 88(个/100mL)高锰酸盐指2.6 29.3 6.9 45数(mg/L)Cl-(mg/L) 5.9 17.9 10.3 45 总铁(mg/L) 0.05 3.68 0.63 22 总锰(mg/L) 0.007 0.127 0.037 22 硬度(mg/L) 27 54 41 14 铝(mg/L) 0.15 2.29 0.8 9pH 7.0 7.8 7.4 91 色度(倍) 1.3 12 5.0 498 浊度(NTU) 0.9 1500 13.3 518 电导率(μ70 187 137 91S/cm)E2600.015 0.115 0.033 90 TOC(mg/L) 31 160 66 82 TOC/E26031 160 66 82 1.2 设备设备及流程见图1。
膜的材质为中空管式醋酸纤维素膜(截留分子质量为15×104u)，加压透水方式为内压型十字流式，由循环泵控制流量，反冲洗间隔时间为30min。
为防止微生物繁殖，反冲洗时添加5mg/L的次氯酸钠溶液。
另外，长期运行将使膜负荷逐渐增大，在物理冲洗不能恢复透水量时使用500mg/L的次氯酸钠和5%的柠檬酸各20L进行20min左右的化学冲洗。
1.3 评价方法试验数据由计算机采集，原水流量、透水量、膜入口压力、膜出口压力、透水压力、透水温度等6项指标每10min记录一次；电耗、循环水量、累积流量、反冲洗流量等项目每周记录一次。
超滤膜技术对细菌的杀菌效果研究
超滤膜技术对细菌的杀菌效果研究超滤膜技术是一种有效去除细菌的方法，其原理是通过超微孔径的滤膜，将细菌和其他污染物分离出来。
超滤膜技术被广泛应用于水处理、食品加工和制药等领域，具有杀菌效果好、操作简便、能耗低等优点。
本文将探讨超滤膜技术在杀菌方面的研究。
一、超滤膜的制备和性能超滤膜是由聚合物材料制备而成，其特点是具有大通量、高截留率和良好的机械强度。
超滤膜的孔径通常在0.01-0.1微米之间，可以有效地去除微生物、蛋白质、胶体等大分子物质，保留水溶液中的小分子物质。
超滤膜的制备方法主要有两种：一种是溶液浸渍法，即将聚合物材料溶解在溶剂中形成溶液，然后将溶液浸渍在多孔性支撑材料上，通过干燥和交联等处理得到超滤膜；另一种是熔融挤出法，即将聚合物材料熔融后挤出成膜。
溶液浸渍法制备的超滤膜具有较高的孔隙度和孔径分布均匀性，而熔融挤出法制备的超滤膜则具有较好的机械强度和耐高温性能。
超滤膜的性能主要通过孔径和截留率来评价。
孔径越小，超滤膜对微生物的截留率越高。
一般来说，孔径小于0.01微米的超滤膜可以有效地杀灭细菌，孔径在0.01-0.1微米之间的超滤膜可以有效地去除细菌。
二、超滤膜技术在杀菌方面的应用超滤膜技术在杀菌方面的应用包括水处理、食品加工和制药等领域。
在水处理领域，超滤膜技术可以有效地去除水中的细菌、病毒和胶体等污染物，使水质达到卫生标准。
研究表明，超滤膜技术对大肠杆菌、沙门氏菌等常见的致病菌有很好的截留效果，可以将其截留率提高到99%以上。
此外，超滤膜技术还可以去除水中的悬浮物、颜色和异味等有害物质，提高水的质量。
在食品加工领域，超滤膜技术可以用于奶制品和果汁等液态食品的杀菌处理。
研究表明，超滤膜技术对各种细菌具有很好的杀灭效果，可以有效地延长食品的保质期。
此外，超滤膜技术还可以去除食品中的悬浮物和颗粒等杂质，提高食品的口感和品质。
在制药领域，超滤膜技术可以用于药物的分离和纯化。
研究表明，超滤膜技术对细菌和病毒具有很好的截留效果，可以有效地去除药物中的微生物污染物，提高药品的质量和安全性。
超滤膜污染类型及原因
超滤膜污染类型及原因超滤过程中的膜污染被理解为在保持透过液流量不变的情况下，跨膜压力（TMP）逐渐增加的现象（反之亦然，即进料压力不变的情况下，透过液流量逐渐减少），这通常是由于进料中污染物沉积或吸附在膜表面或膜孔内部引起。
膜表面的污染有时也会由以下原因造成：•预处理不充分•上游工艺混凝剂投加过量•材质（如泵、管道等）选择不当•化学加药系统出现故障•反冲洗不充分及停车不当•操作控制不当•长期缓慢积累的沉淀物•进料成分发生改变•进料或透过液中生物污染•进料中油和无机物污染从污染的机理来看，污染基本上可分为三类，即形成滤饼层、膜孔吸附和膜孔堵塞。
滤饼层通常由于污染物尺寸过大无法进入到膜孔内，从而沉积在膜表面引起，对水的透过造成额外阻力，导致跨膜压力升高。
膜孔吸附通常发生在污染物尺寸小于膜孔径时，污染物沉积在膜孔内壁上，造成孔径减小，增加了水的流动阻力。
最后，当污染物尺寸大小与膜孔径相当时就会出现膜孔堵塞，导致膜孔的数量下降，也增加了水的流动阻力。
根据污染物的性质，污染也可分为以下四类：颗粒污染：此类污染是由进料中含有的有机和无机颗粒物、悬浮固体、胶体以及浑浊物所引起，这些污染物的尺寸通常大于膜的孔径，可以通过上游预处理（如絮凝、沉淀、澄清或介质过滤）来降低。
此类污染常见的清洗方法是空气擦洗和反洗。
生物污染：此类污染是由微生物在膜上附着和生长所引起，可能还会形成粘性生物膜。
可以通过在线加氯或杀菌剂，以及使用吸附（如粉末活性炭或颗粒活性炭）消除营养物，或在上游进行混凝来减少生物污染。
生物污染常用的清洗方法是使用氧化剂或杀菌剂（如次氯酸钠、氯气、过氧化氢、亚硫酸氢钠）进行清洗。
无机污染：此类污染是因无机物（如钙、镁、铁、锰）在膜上沉淀所引起，可以通过氧化/沉淀和过滤预处理，或者在某些情况下使用低硬度水源进行碱性化学加强反洗来减少。
无机污染常用的清洗方法是使用酸（如盐酸、硫酸、柠檬酸或草酸）进行化学加强反洗或者化学清洗。
超滤膜在水处理中的污染及其控制措施
超滤膜在水处理中的污染及其控制措施超滤膜污染控制技术是超滤膜技术推广的关键，超滤膜污染受到膜结构和特性，温度、压力、水中杂质、原生水质等因素的影响，造成超滤膜通水量减少、能耗增加、生产成本升高。
超滤膜清洗时比较复杂，并且还要使用化学药剂，会对周围水质造成再次污染。
超滤膜清洗难度大，在对超滤膜进行清洗过程中要对超滤膜污染问题进行区别对待，提前做好各项准备，当超滤膜污染超标时，及时地进行超滤膜清洗。
通过超滤膜与粉末活性炭的组合工艺、混凝剂超滤膜组合工艺等工艺创新可以提高超滤膜污染工作效率。
本文通过对超滤膜在水处理中污染的原理和特点的分析，根据对超滤膜污染影响因素的探究，提出超滤膜在水处理中的污染控制措施，以期促进超滤膜技术的发展。
标签：超滤膜；水处理；污染；控制措施引言随着科学技术的发展，膜过滤技术得到较快的发展，使用膜过滤技术可以有效去除水中的微生物、细菌、无机颗粒和有机物，超滤膜水处理技术具有良好的物化性能和分析性能，能够满足环境工程水质要求。
超滤膜技术可以实现对水的净化、浓缩、分析，有效实现水体净化，并且成本低，有着较好的发展前景。
可以通过促进科技创新，逐步转变经济发展方式对超滤膜进行技术创新，促进企业健康发展，企业在获得经济效益的同时可以获得社会效益和生态效益。
1、超滤膜技术概念1.1 超滤膜技术工作原理。
超滤膜技术是在压差推动力作用下进行的筛孔分离过程，即在一定的压力作用下，当含有大、小分子物质两类溶质的溶液流过被支撑的膜表面时，溶剂和小分子溶质（如无机盐类）将透过膜，作为透过物被收集起来；大分子溶质（如有机胶体等）则被膜截留而作为浓缩液被回收，从而可以实现对水质净化和浓缩，分离出相关溶液的技术。
超滤膜技术在应用中介于微滤和纳滤之间，膜孔径范围为0.005-0.1μm，截留分子量为1000-500，000道尔顿左右。
超滤膜工作原理主要体现在一定压力下进行过滤的半透性的膜。
受到压力的作用，溶液中的溶剂和低分子量的溶质会通过超滤膜上的孔洞到达膜的另一侧。
超滤膜化学清洗及污染原因分析
超滤膜化学清洗及污染原因分析[摘要]对某热电厂锅炉补给水处理系统超滤膜污染物进行分析，确定其主要成份为有机物、泥沙和铁等。
确定化学清洗方案后对4套超滤进行在线清洗。
清洗后进出水压差恢复至0.02MPa，产水量达到105m3/h，清洗效果良好。
从系统设备和运行操作两方面分析超滤膜污染的原因并提出改进建议。
[关键词]热电厂；锅炉补给水；超滤膜；化学清洗1超滤原理超滤是一种加压膜分离技术，带有一定压力的水在超滤膜表面流动时，水分子、无机盐及小分子有机物可以透过滤膜达到超滤膜的另一侧，而水中携带的悬浮物、胶体、微生物以及金属氧化物等颗粒性杂质则被超滤膜截留，从而使水得到净化。
2某热电厂超滤简介某热电厂2×350MW机组锅炉补给水处理超滤系统设备采用美国KOCH公司生产的中空纤维内压式V8072-35-PMC型超滤膜，单套超滤设备配备24支超滤膜元件，制水量120t/h。
该超滤系统设备投运2年间，进行三次在线化学清洗。
3污染物的确定3.1表面污染物特征1、超滤膜端盖膜壳内部附着一层砖红色物质，壳内充满土黄色细粉状粘性物质；2、超滤膜丝顶部表面被粘稠状物质包裹，部分超滤膜丝堵塞，膜丝内孔径较初始状态缩小30%-40%，将粘稠污染物取出进行浸泡处理，酸碱条件下均不溶解；3.2化学清洗反洗水样分析结合超滤膜表面污染物及水源情况，对超滤膜进行加碱预冲洗，并收集一次反洗出水水样和二次反洗出水水样，与冲洗母液进行对比，结其中母液为无色溶液，第一次反洗水样溶液并呈砖红色，且沉淀物较多，第二次反洗水样依然呈砖红色，但沉淀物相对较少。
取反洗水样，依据DL/T502.25-2006《全铁的测定磺基水杨酸分光光度法》进行全铁分析，一次反洗水样含铁59mg/L，二次反洗水样含铁9.8mg/L。
收集一次反洗水水样中沉淀物（简称沉淀物）进行分析，沉淀物110℃烘干失重87.32%，烘干物550℃灼烧失重54.14%，550-950℃失重 2.30%，依据DL/T502.23-2006《化学耗氧量的测定重铬酸钾法》对沉淀物中有机物进行定性分析，结果为45.7mg/L。
影响超滤效率的因素说明
影响超滤效率的因素说明
由于超滤过程受浓差极化及膜污染的影响，在操作的压力、温度相同条件下，超滤膜工作时料液透水通量远小于膜的纯水通量，因此需要对影响超滤工艺过程的主要因素进行控制，以提高超滤效率。
影响因素包括以下几点。
（1）操作压力当超滤膜表面形成浓差极化的凝胶层后，系统操作压力再增加并不能提高透水通量，只能使凝胶层厚度增加，跨膜阻力升高。
通常把刚形成凝胶层时的操作压力称作临界压力。
实际操作时应控制在低于临界压力的条件下运行。
（2）操作温度温度影响料液的黏度。
在膜材质和料液允许条件下，提高操作温度有利于传质效率的提高，即透水通量的增加。
实际运行中，由于膜面阻力的能耗及机械摩擦，料液温度通常会随超滤的进行而自行增加，不需要人为增加温度。
（3）料液流速膜的水通量随膜面流速的提高而增加。
膜表面料液流速提高，可使膜面料液湍流加剧，有利于防止和改善膜面浓差极化，使膜透水量增加。
但表面流速提高会使工艺过程泵的能耗加大，增加运行成本。
因此料液流速应控制在适宜的范围，一般流速为1～3m/s。
（4）料液预处理料液预处理的主要对象是悬浮物、高分子胶体和pH值，可相应采用化学混凝、过滤、调 pH等方法。
（5）操作时间或运行周期超滤运行一段时间后，膜面逐渐形成凝胶层，水通量下降到一定水平后，需要进行膜清洗，这段时间为一个运行周期。
运行周期对运行成本及运行寿命的影响较大。
（6）膜清洗当膜表面吸附、积聚的污垢层通过物理清洗仍无法去除时，应采用相适应的化学清洗剂定期清洗，以恢复膜的产水通量，延长膜的使用寿命。
反渗透膜生物污染的影响因素及控制方法的研究进展
反渗透膜生物污染的影响因素及控制方法的研究进展I. 研究背景随着现代水处理技术的不断发展，反渗透膜在水资源处理领域得到了广泛应用。
然而反渗透膜在使用过程中可能会受到生物污染的影响，这不仅会导致水质恶化，还可能影响到反渗透膜的使用寿命和处理效果。
因此研究反渗透膜生物污染的影响因素及控制方法具有重要的理论和实际意义。
近年来国内外学者对反渗透膜生物污染的研究取得了显著的进展。
他们通过实验研究、理论分析等多种手段，揭示了反渗透膜生物污染的形成机制、影响因素以及控制方法。
这些研究成果为提高反渗透膜的处理效果和使用寿命提供了有力的理论支持和技术保障。
首先研究者们发现，微生物是导致反渗透膜生物污染的主要原因之一。
不同类型的微生物在不同的水质条件下会产生不同的污染效应，如细菌、病毒、真菌等。
此外水温、pH值、溶解氧等因素也会影响微生物的生长和繁殖，从而加剧反渗透膜的生物污染问题。
其次研究人员还发现，水中有机物的存在也是导致反渗透膜生物污染的重要因素。
有机污染物可以为微生物提供营养物质和生长环境，促进其在反渗透膜上的附着和繁殖。
此外水中的无机盐类、胶体颗粒等也可能与微生物共存，共同影响反渗透膜的性能。
随着反渗透膜在水处理领域的广泛应用，研究其生物污染的影响因素及控制方法具有重要的理论和实际意义。
未来随着科学技术的不断进步，相信我们能够找到更加有效的方法来解决这一问题，为保护水资源和实现可持续发展做出更大的贡献。
反渗透膜在水处理中的应用随着水资源的日益紧张和水环境污染问题的严重性，反渗透膜作为一种高效、节能、环保的技术手段，在水处理领域得到了广泛的应用。
反渗透膜是一种具有高度选择性的膜分离技术，它能够有效地去除水中的溶解性固体、有机物、胶体物质以及微生物等污染物，从而实现对水质的净化。
目前反渗透膜在饮用水、工业用水、污水处理等领域都有着广泛的应用。
在饮用水处理方面，反渗透膜技术已经成为了一种主流的净水方法。
通过反渗透膜的过滤作用，可以有效地去除水中的硬度离子、色度、异味等污染物，提高水质的透明度和口感。
超滤膜过滤原理及影响过滤因素
超滤是一种利用膜分离技术的筛分过程，以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当原液流过膜表面时，超滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩液，因而实现对原液的净化、分离和浓缩的目的。
每米长的超滤膜丝管壁上约有60亿个0.01微米的微孔，其孔径只允许水分子、水中的有益矿物质和微量元素通过，而最小细菌的体积都在0.02微米以上，因此细菌以及比细菌体积大得多的胶体、铁锈、悬浮物、泥沙、大分子有机物等都能被超滤膜截留下来，从而实现了净化过程。
1、超滤膜的制水流程自来水先进入超滤膜管内，在水压差的作用下，膜表面上密布的许多0.01微米的微孔只允许水分子、有益矿物质和微量元素透过，成为净化水。
而细菌、铁锈、胶体、泥沙、悬浮物、大分子有机物等有害物质则被截留在超滤膜管内，在超滤膜进行冲洗时排出。
2、超滤膜冲洗流程超滤膜使用一段时间后，被截留下来的细菌、铁锈、胶体、悬浮物、大分子有机物等有害物质会依附在超滤膜的内表面，使超滤膜的产水量逐渐下降，尤其是自来水质污染严重时，更易引起超滤膜的堵塞，定期对超滤膜进行冲洗可有效恢复膜的产水量。
3、超滤膜滤芯将成束的超滤膜丝经过浇铸工艺后制成的超滤芯，滤芯由ABS外壳、外壳两端的环氧封头和成束的超滤膜丝三部分组成。
环氧封头填充了膜丝与膜丝之间的空隙，形成原液与透过液之间的隔离，原液首先进入超滤膜孔内，经超滤膜过滤后成为透过液，防止了原液不经过滤直接进入到透过液中。
4、超滤膜滤芯膜丝总面积的计算：在单位膜丝面积产水量不变的情况下，滤芯装填的膜面积越大，则滤芯的总产水量越多，其计算公式为：S内=πdL×nS外=πDL×n其中：S内为膜丝总内表面积，d为超滤膜丝的内径；S外为膜丝总外表面积，D为超滤膜丝的外径；L为超滤膜丝的长度；n为超滤膜丝的根数。
超滤影响因素
浅谈影响超滤因素超滤因其装置简单、操作简便、分离效率高等特点使其在中药水溶液的精制处理中受到广泛应用。
就此，为了优化超滤的效率，使其能有效正常的工作，了解超滤的影响因素是每个超滤技术人员所应掌握的。
本文即对中药水溶液超滤过程的影响因素进行阐述。
在中药水溶液的超滤过程中，影响超滤的因素有：1、超滤膜孔径大小；超滤膜孔径大小的选择应与药液中目标成分的大小相一致。
孔径过大，则分离效果不好，杂质含量过高，影响澄明度和稳定性。
孔径过小，有效成分通透率较低，损失较大。
2、药液的前处理；中药提取液中杂质较多，大小不一，会堵塞膜孔。
预处理效果好坏，直接影响超滤膜的污染程度，系统的生产能力以及超滤膜的使用寿命。
中药提取液的预处理一般采用高速离心法、微滤法、调PH值、热处理、冷藏法或多种方法组合进行。
3、药液浓度，随着药液浓度的增高，药液的粘度会升高，超滤时形成极化层的时间会缩短，从而使超滤的速度降低、效率也降低。
多数认为中药液进行超滤时最高浓度不宜超过含生药1g/ml。
4、药液的温度；温度的升高，一方面会使水溶液黏度下降，悬浮颗粒的溶解度增加，传质系数增大，促使膜表面溶质向主体运动，减薄了浓度差极化层，提高过滤速度，增加膜通量；另一方面，温度过高会加速超滤膜老化，影响超滤膜的使用寿命。
因此进液温度要求小于40℃，一般控制在25℃左右。
5、药液的流速；增大膜表面的流速可以起到边透水边洗膜的作用，当膜表面流速为1.6m/s时，即能大大缓解膜压差的增大。
流速增加则滞留层厚度减小，有利于渗透，但流速增加会加速膜表面的磨损，因此流速保持在1.0-2.0m/s为宜。
6、压力控制；在临界压力下，跨膜压差与膜通量成正比关系，在临界压力之上，由于浓度极化等因素的影响，跨膜压差对通量的贡献不大，当压差继续增大到一定程度时，在此压差下形成凝胶层，传质方式转为物质传递控制，通量与压力无关，因此过大的跨膜压差不但会破坏膜材料，还会导致膜污染速度加快。
影响超滤膜污染的因素
超滤膜污染：一旦料液与膜接触，膜污染即开始，即由于溶质与膜之间相互作用而产生吸附，开始改变膜特性。
对于超滤而言，若膜材料选择不合适，此影响相当大。
与初始纯水透水率相比，可降低20%〜40% ；污染严重时能使膜通量下降80%以上。
膜污染指处理物料中的微粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜存在物理化学相互作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞，使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化。
此时，根据体系的不同，膜的渗透流率的衰退过程可能是一步完成的，也可能是几步完成的。
影响超滤膜污染的因素：纵观膜污染过程可分为两个阶段：
第一阶段是溶质被吸附在膜上，这个过程在蛋白质分子或其他溶质分子同膜接触IO分钟内便完成，使膜通量降低约30%;
第二阶段是使膜通量相对缓慢连续地降低，且这种降低趋势不依赖于料液中大分子溶质的浓度以及操作的水力条件。
这种现象的形成主要是由于膜孔道堵塞表面缓慢形成凝胶层，其过程是不可逆的，膜污染程度同膜材料、粒子或溶质的尺寸大小，膜与溶质，溶质与溶剂，溶剂与膜之间相互作用力的大小(以膜与溶质之间相互作用力为主），膜的单皮层或双皮层结构，膜的孔隙率，粗糙度等特性，保留液中溶剂以及大分子溶质的浓度、性质、溶液的PH值、离子强度、电荷组成、温度和操作条件等有关。
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水处理设备中超滤膜污染的研究进展及其控制措施等资料下载
水处理设备中超滤膜污染的研究进展及其控制措施等资料下载水处理设备中超滤膜污染的研究进展及其控制措施对膜污染机理的研究是膜滤技术的关键，关于膜污染的机理说法不一，可以肯定的是处理溶液中粒子与膜材料的互相作用是影响膜污染的最主要的因素[1]，广义的膜污染不仅包括由于堵塞引起的污染，不可逆的吸附污染，而且包括由于浓差极化形成的凝胶层的可逆污染。
Katsoufidou[2]等人在对膜机理研究过程中发现，膜孔堵塞和泥饼层形成是造成膜污染的主要原因。
Zheng[3]等人研究也发现，在处理生活污水中，比超滤膜孔径大的溶解性有机物是构成膜污染的主要成分，产生的膜阻力超过总膜阻力的50%，整个膜污染阶段分为三个阶段，第一阶段生物聚合物不断进入到膜孔里，随着生物聚合物浓度相对较高时，所有的孔在短时间内被堵住;第二阶段是随后的迁移性生物聚合物沉积在之前的已经吸附在孔内的生物聚合物上，从而形成膜污染，第三阶段，随着越来越多的迁移性生物聚合物聚集在膜表面，形成凝胶层和泥饼层。
随着生物聚合物浓度的变化，膜污染阶段可能变成两种阶段或阶段之间可相互转换。
2.膜污染的影响因素影响膜污染主要有膜或膜组件自身特性、运行条件、原水水质、污泥混合液的性质等四大因素。
2.1膜或膜组件自身特性膜或膜组件自身特性对控制膜污染十分重要。
在超滤过程中,膜、溶质和溶剂之间的相互作用受到膜材质、孔径、孔分布、外形尺寸、憎水性、带电荷、表面粗糙度等因素的影响,且膜表面特性对于细菌的生存也起着重要作用。
Choo等[4]研究发现，在对聚矾膜、纤维素膜和聚偏二氟乙烯(PVDF)膜的污染比较中得出，PVDF的膜污染最小，膜表面张力的分散组分越多，越容易发生粘附污染，且疏水性膜的膜阻力大于亲水性膜;Shimizu等[5]研究了MBR中膜孔径为0.01-1.60μm的一系列膜的过滤性能，结果表明膜孔径为0.05-0.20μm的膜的通量最大;当膜所带电荷性与溶液所带电荷性相同时，产生电斥力能够减轻膜污染;膜表面的粗糙度对膜孔堵塞也有一定的影响。
膜污染机理的研究和防治措施
力的方法， 该方法包括了各种膜-有机物的相互作用形式(如静电作用、酸碱作用 等)，只需知道膜和有机污染物的特性，便可进行计算。该方法可用于描述各种 条件下发生的污染(各种膜、 各种污染物、 各种溶液条件等)， 避免耗费大量时间、 财力和资源进行试验来获得膜污染潜力。
1.2.2 污染层的成分和结构
膜污染层的结构同样也是近年来的研究热点之一， 解析污染物的化学组成和空间 结构对污染物的去除有指导意义。Wang 等在恒流死端过滤装置中分析了 MBR 上 清液中 SMP 对膜污染的影响峥 o。膜污染速度快时，SMP 截留率高，且出水污染 物浓度不断下降，表明 SMP 在膜表面形成凝胶层；而污染速度慢时，SMP 仅在初 始阶段由于吸附被截留。在 SMP 的组分中，多糖物质的截留率高达 75％，是形 成凝胶层骨架的主要成分，蛋白类物质(截留率约 50％)和腐殖酸(几乎不被截留) 很少参与骨架搭建。加人 EDTA 后膜污染大大减轻，说明二价离子与多糖类物质 之间的架桥作用对形成凝胶层具有重要作用。进一步利用滴定试验分析了 MBR 膜表面积累的 SMP 官能团， 发现氨基和羧基是与二价离子配位的主要官能团。计 算结果也表明，被膜截留的氨基和羧基量与 Ca、Mg 和 Fe 的量相当。Zhang 等利 [7] 用共聚焦激光扫描显微镜和荧光显色方法对 MBR 中的污染膜进行分析 ，针对不 同成分采用不同颜色的荧光染料， 发现被污染膜丝上不同深度生物膜的成分有较 大差异。该分析方法为解析 MBR 膜丝上生物膜污染层的结构提供了新的途径。 Brink 等对 MBR 中膜表面凝胶层进行 TOC、扫描电镜和 x 射线能谱(EDX)的分析。 当通量恒定为 76 L／(m2·h)时，膜阻力在前 6 h 内没有明显上升，之后呈指数 形式增加，同时膜表面的 TOC 含量由 3．3μg／cm2 上升至 6．59 μ g／cm2。扫描 电镜结果表明凝胶层厚度为 30 μ m，EDX 结果表明凝胶层表面含硅。以上研究表 明，MBR 膜丝污染层的结构相当复杂，呈现出有机大分子、无机金属离子、无机 非金属元素和微生物细胞相互交联的网状结构。
超滤膜重度污染原因分析与离线化学清洗
超滤膜重度污染原因分析与离线化学清洗对某电厂锅炉补给水处理系统超滤膜的污染原因进行分析。
利用常规分析方法与ICP光谱分析技术对污染物进行分析。
确定污染物质为有机物、硅、铁等。
由于有机物质与无机物质相互作用，清洗难度增加。
采用离线清洗方式绮单根膜元件进行化学清洗试验，效果良好。
化学清洗后，单支膜元件的产水量由2～3 m3／h增加至8～9 m3／h；浓水侧压力提高到0．08 MPa左右，单套装置出水量达到45～55 m3／h，进出水压差0．02MPa左右，出水浊度为零，基本达列新膜状态。
关键词：电厂；锅炉补给水；水处理；超滤；膜污染；化学清洗作为精密过滤装置的超滤膜元件，在截留水中胶体、大分子有机物、微生物、悬浮颗粒以及金属氧化物后，滤膜会受到污染。
虽然通过反洗能除去部分污染物质，但是由于水质状况不同，且各种污染物质之间相互作用复杂，一些污染物质无法通过物理清洗方法去除时，必须对膜元件进行化学清洗。
1某电厂超滤装置河南某电厂660 MW机组锅炉补给水处理系统超滤膜元件为美国KOCH膜系统公司生产的中空纤维内压式V1027—35一PMC型。
该厂水源为矿井排水，原水通过中水处理系统进行处理，一部分用于循环水补充水；另～部分用于锅炉补给水。
该超滤装置(以下简称超滤)投入运行仅2年，单组超滤出力由50m3／h左右下降至20～30 m3／h，跨膜压差(简称压差)由20～30 kPa上升至160～190 kPa。
电厂在超滤膜生产厂家提供的清洗工艺(清洗药剂为NaOH、NaClo和柠檬酸)及技术指导下对超滤膜进行了多次在线清洗，效果均不理想。
清洗后，膜通量有所恢复，压差有所降低，但两三天后出水量明显下降，压差很快升高。
为消除系统存在的问题，电厂决定对超滤膜元件进行离线清洗。
2污染物测试2．1膜壳内表面污染物分析(1)在超滤膜元件的上、下端盖均发现厚约1 mm的砖红色物质；(2)超滤纤维丝端部有约1 mm厚的砖红色物质，且纤维丝的内孔径较正常状态缩小了约50％；(3)超滤膜元件上下产水连接软管内有约0．5mm厚的灰白或黑色粘稠物质；(4)部分膜元件内部有腥臭味。
水处理中超滤膜污染及其应对方式研究进展
水处理中超滤膜污染及其应对方式研究进展2.苏州科特环保股份有限公司江苏省苏州市215000摘要：超滤技术是一种以物理筛分以及微渗透为原理，利用膜两侧压差去除水中的杂质，从而实现大小物质分离的膜分离技术。
具有处理效果好、分离效率高、微生物安全性高、压力要求低、节能环保和易于自动化控制等众多优点。
本文对水处理中超滤膜污染及其应对方式研究进展进行探讨。
关键词：超滤膜;膜污染;污染原因1缓解膜污染主要方法1.1膜前预处理及组合工艺联用通过混凝、过滤和氧化等方法对进入超滤膜之前的待处理水进行预处理，将超滤技术与其他水处理技术联用可以有效降低水中污染物的含量或者改变污染物的形态，不仅能够提升出水水质，还能减轻膜污染，延长膜的使用寿命。
XU等分别采用混凝和芬顿2种预处理工艺，然后再用超滤工艺处理二次出水，同时与直接超滤进行了对比，发现直接超滤时膜污染最为严重，而2种预处理均能有效的缓解膜污染[1]。
SHEN等以聚合氯化铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵为混凝剂在超滤前进行混凝预处理，发现可以形成大粒径、分形维数小的絮凝体，这些絮凝体会沉积在膜表面形成疏松的滤饼层，可以有效缓解天然有机物造成的膜污染[2]。
采用外循环连续过滤-超滤组合工艺对松花江水进行处理，结果表明组合工艺比直接超滤对CODMn 、UV254和氨氮的去除率都有不同程度的提高，且膜污染速率远低于直接超滤。
由此可见，膜前预处理及组合工艺的使用对膜污染的缓解有很大的帮助。
总的来说，膜前预处理及组合工艺的合理运用往往都能取得良好的效果，不但可以缓解膜污染，而且还可以得到更好的出水水质。
1.2膜清洗超滤膜在使用过一段时间后会受到不同程度的污染，导致水处理效果变差、出水效率降低，为了使膜得到充分的利用，需要对受污染的膜进行清洗，尽量使膜的性能得到恢复。
常用的清洗方法有物理清洗、化学清洗和生物清洗。
物理清洗的方法包括水力冲洗、空气冲刷等。
朱佳等探究了反冲洗对处理重金属废水的平板陶瓷膜和聚偏氟乙烯（PVDF）膜的影响，对膜污染有一定的缓解作用[3]。
超滤膜污染成因及改性措施研究进展
超滤膜污染成因及改性措施研究进展寇相全（哈尔滨工业大学建筑设计研究院，哈尔滨 150090）摘要：超滤膜因其优越的性能，广泛应用于生物制品、医药制品和食品工业的分离、浓缩以及纯化环节。
然而，膜污染问题一直制约着超滤膜的进一步发展。
在膜污染发生之前，可以通过化学改性（等离子改性、表面涂层包覆改性、共混改性）的方法来改善膜的防污性能。
文章综合国内外的相关研究成果，介绍了超滤膜的污染形式以及改性方法。
关键词：超滤膜；膜污染；膜改性中图分类号：X701 文献标志码：A 文章编号：1006-5377（2021）03-0054-04超滤膜作为一种安全、便捷、高效的分离工具，在水体净化和污染物处理方面得到了长足发展和广泛应用[1, 2]。
“超滤”这个术语在1907年由Benchold首次提出，它指的是静水压促使液体通过半透膜[3]。
这种分离技术针对的是分子量较高的分子和悬浮固体，具体取决于特定膜所规定的截留分子量（MWCO），以及其他由膜性质所决定的因素，如分子形状、电荷和流体动力条件[4]等。
超滤膜实现分离的主要原理是尺寸排除与筛选，然而，由于可能存在各种化合物，粒子和膜之间可能发生各种各样的反应，这些反应的存在也可能会对分离过程产生影响。
通过扫描电镜观察到超滤层是一层均匀的海绵层，具有良好的附着力，适宜厚度约为9mm（见图1）[4]。
图1 超滤膜膜孔结构1 超滤膜的污染1.1 污染形式超滤膜污染通常是通过吸附、堵塞孔洞、形成滤饼或凝胶等产生的。
当溶质、粒子与膜之间存在特定的相互作用时，就会发生吸附。
这是分离蛋白质和腐殖酸（HA）等大分子时的常见问题，通常是不可逆的[5]。
如果不进行化学清洗，被此类大分子污染的膜就无法恢复。
由于超滤膜的孔径大小与许多大分子相当，孔内吸附引起的内污染是造成超滤膜整体通量下降的主要原因之一。
吸附的热力学性质使其区别于其他形式的沉积，这些沉积是由施加在沉积物上的外力造成的，而不是热力学平衡的结果[6]。
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并 验过程中压力保持不变； 超滤膜出水进入锥形瓶， ， 用带有自动采集质量软件的电子天平进行称量 进 而通过比通量的变化趋势反应膜污染， 超滤膜过滤 过程中的比通量根据式（ 1 ） 获得。 比通量 = Flux v Flux0 （ 1）
城镇给排水
微生物本身对超滤膜污染的影响因素研究
高 伟
1
梁 恒
2
李圭白
1， 2
（ 1 哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室， 150090 2 城市水资源开发利用（ 北方） 国家工程研究中心， 150090
哈尔滨；
哈尔滨）
摘要 为了研究微生 物 本 身 对 超 滤膜 污 染 的 影响 因 素 及 其 污 染 的可 逆 性， 系统考 察 了 进 水 浓 pH、 度、 离子强度、 钙离子浓度等溶液组成对微生物 本 身造 成超 滤膜 污 染 的 影响， 并 分析了 膜 污 染 层 分布对膜比通量下降的贡献度。结果表明， 随着进水浓度的升高， 膜 的可 逆 和 不 可 逆 污 染 明 显 加 重， 当微生物浓度超过 50 mg / L 时开始出现不可逆膜污染; 钙离子的存在 可 能 是 通过 架桥 作 用 增 大了 微 生物在膜表面的沉积， 从而形成不可逆污染层， 进 而 加 重 膜 污 染; 碱 性 条件 ( pH 为 10 ) 会 加 重 浓 差极 化层对膜比通量下降的贡献， 而酸性条件 ( pH 为 4 ) 则加重不可逆污染层的贡献; 离子强度的增大通 但其对不可逆污染层的控制不利。 过对可逆污染层的控制减缓了膜污染， 关键词 微生物 超滤膜 生物污染 可逆性 溶液环境
［9 ］
图1
进水微生物浓度对超滤膜初期膜污染的影响
（ pH 7． 5 ； 温度 20 ℃ ； 离子强度 10 mM； 压力 40 kPa）
对不同浓度微生物污染下的膜污染进行了阻力分 由图 2 可以看出， 随着进水微生物浓度的升高， 浓 析， 差极化层所带来的膜污染有增大的趋势。不难理解， 反应器内污染物浓度增大， 进入浓差极化层的污染物 自然也会增加， 从而增大了浓差极化层的厚度， 进而带 来更 大 的 浓 差 极 化 层 污 染。 当 微 生 物 浓 度 超 过 50 mg / L时， 超滤膜开始出现不可逆膜污染， 且随着浓 度的增大， 不可逆污染层对比通量下降的贡献增加。
— —过滤过程中过滤体积 V 时的膜通量； 式中 Flux v — Flux0 — — —过滤初始阶段的膜通量。 由于每片超滤膜的初始膜通量 F0 （ 纯水 ） 一致， 将膜过滤 400 mL 污染物溶液结束时的通量称为膜 过滤 50 mL 超纯水测试超滤膜污染 的末端通量 F1 ， 后清洗前的纯水通量 F2 ， 随后用 50 mL 超纯水对超 并测试其反洗后的纯水通量 F3 。 在 滤膜进行反洗， 此过程中， 将膜污染分为浓差极化层、 可逆污染层、 不可逆污染层， 三者对膜比通量下降的贡献度分别 通过式（ 2 ） ～ 式（ 4 ） 获得。 浓差极化层的贡献 = （ F2 － F1 ） / F0 可逆污染层的贡献 = （ F3 － F2 ） / F0 可逆污染层的贡献 = （ F3 － F2 ） / F0 2 2． 1 结果与讨论 进水浓度的影响 不同的水源水中， 如地表水、 城镇污水、 咸水等 （ 2） （ 3） （ 4）
留相对分子质量为 100 000 ， 直径 76 mm。新膜在使 用之前， 均用超纯水浸泡 3 次， 每次 2 h 以上； 并过 滤超纯水 2 L 以上保证新膜表面的保护剂被彻底洗 净且新膜被压实。 1． 2 微生物 干酵母常用来做细菌沉积、 黏附试验的模拟物。 本试验选取干酵母作为膜生物污染中的模拟污染 物， 酵母菌购自宜昌市安琪酵母公司 ， 酵母平均粒径 约为 4． 7 μm。微生物溶液在过滤试验开始前按质 量浓度直接配置， 所有药剂均为分析纯。 污染液的 pH 通过 0． 1 M 离子强度通过氯化钠的浓度来控制 ， 的盐酸和 0． 1 M 的氢氧化钠来调节， 钙离子浓度通 过氯化钙的浓度来控制。 1． 3 膜污染试验与评价 本试验中， 用超滤杯 （ Amicon 8400 ，美国 ） 直接 过滤方式为死端模 过滤配置好的微生物污染溶液， 式。采用恒压过滤法， 通过精密压力表控制氮气瓶 的出口压力， 从而控制超滤膜进水端的压力， 过滤试 116
给水排水 Vo物污染和生物污染等。 对无机物污染 和有机物污染影响因素的研究较多， 但关于膜生物 污染的研究则较少。超滤膜系统中的生物污染包括 微生物所分泌的代 微生物本身造成的膜通量下降、 谢产物对膜的污染， 然而， 首先几乎所有关于膜生物 污染的研究均集中在反渗透膜、 纳滤膜等高压膜的
如胞外聚合物 （ EPS ） 、 溶解性 在对微生物代谢产物， ［4 ， 5 ］ ， 微生物产物 （ SMP ） 等的研究 而非微生物本身 对膜直接引起的膜污染。 总之， 当前对于微生物本 身所造成超滤膜污染的影响因素的研究较少 。 不同于普通颗粒物膜污染的是， 微生物本身在 膜表面的积累不仅会造成膜通量下降， 其浓度还会 随着时间的增长而增大 （ 繁殖、 扩增等 ） ， 因此研究 微生物本身在超滤膜表面的积累对膜系统的正常运 行管理非常重要。本文系统考察了溶液化学环境对 微生物本身所造成超滤膜污染的影响， 以期为超滤 膜生物污染的研究与控制提供一定的理论支持 。 1 1． 1 材料与方法 超滤膜 采取 Millipore 生产的平板型聚醚砜超滤膜， 截
Impact factors on ultrafiltration membrane fouling by microbial particles
2 Gao Wei1 ， Liang Heng2 ， Li Guibai1，
（ 1． State Key Laboratory of Urban Water Resources and Environments，Harbin Institute of Technology，Harbin 150090，China； 2． National Engineering Research Center of Urban Water Resources，Harbin 150090，China） Abstract： To systematically study the impact factors on ultrafiltration （ UF ） membrane fouling by miionic strength and Ca2 + concentration on initial UF crobial particles，the effects of feed concentration，pH， membrane fouling were investigated，and the reversibility of membrane fouling under various conditions was also analyzed． It was found that both reversible and irreversible fouling increased while increasing the feed concentration and irreversible fouling appeared when feed concentration exceeded 50 mg / L． Calcium might bring more severe irreversible fouling by bridging effect； the alkaline environment （ pH = 10） increased concentration polarization effect，while the acid environment （ pH = 4 ） increased irreversible fouling layer． Inbut it would have detrimental influence on creasing ionic strength could slow down the membrane fouling rate， the irreversible fouling layer． Keywords： Microbes； Ultrafiltration membrane； Biological fouling； Reversibility； Solution environment 超滤膜技术在水处理领域的研究与应用越来越 广， 其主要优点是能够通过物理截留作用高效地实
［7 ］ 高 3 倍， 膜污染会增长约 9 倍。 但 Ye 在研究酵母 800 mg / L 和 1 450 mg / L ） 对微滤膜 浓度（ 300 mg / L，
污染的研究中， 发现在膜表面有较薄的微生物滤饼层 存在， 但膜污染却几乎为零。分析认为， 可能是由于
在 Ye 的研究中， 其过滤方式为错流过滤， 由于酵母细 ， 菌为颗粒状 因此错流过滤中错流速率所引起的剪切 力将沉积在膜表面的酵母滤饼层去除， 而剩下的薄滤 滤饼层结构的不同而引起较小的 饼层则由于孔隙率、 膜阻力。本试验由于是死端过滤方式， 且使用较小孔 径的超滤膜， 因此在膜表面易形成较密的滤饼层， 进而 随着微生物浓度的升高， 造成更严重的膜通量下降。
给水排水 Vol． 39 No． 5 2013
可能含有不同浓度的微生物， 在超滤膜系统设计时， 微生物的浓度对超滤膜技术的评价具有较重要的意 义。图 1 给出了进水微生物浓度对超滤膜初期生物 污染的影响， 所考察的 微 生 物 浓 度 范 围 为 1 ～ 100 mg / L。微生物造成膜污染包括迁移、 黏附、 分泌代 、 。 ， 谢产物 生长等步骤 显然 微生物浓度越高， 其在 膜表面沉积黏附的几率越大， 微生物因此会造成较 10 mg / L、 25 mg / L、 50 mg / L 重的膜污染， 在 1 mg / L、 和 100 mg / L 酵母浓度的条件下， 膜比通量分别下降 78． 1% 、 61． 4% 、 41． 7% 和 至初始膜通量的 87． 8% 、 34． 1% 。此外， Lee 等的研究表明［6］， 在应用于水处 MLSS 浓度与微生物 理的微滤膜膜生物反应器中， 浓度有直接的相关性， 且该研究认为 MLSS 浓度升