MBR膜污染机理及其控制
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。
MBR中膜污染及其控制
1引言膜生物反应器是膜技术与生物反应器有机结合的产物，较早作为化工工业中一种高效的分离手段。
当它被引入环境工程领域用于污水处理时，其优良的水质、紧凑的结构及低污泥产量是传统工艺难以超越的。
通常提到的膜生物反应器，实际是三类反应器的总称，它们分别是膜-曝气生物反应器(Membrane Aeration Bioreactor)、萃取膜生物反应器(Extractive Membrane Bioreactor)和膜分离生物反应器(Biomass Separation Membrane Bioreactor)。
目前进行了大量富有成效的研究并已投入实际使用的只有膜分离生物反应器(Biomass Separation Membrane Bioreactor)，这里主要对该种膜生物反应器(Membrane Bioreactor)中膜污染控制的研究现状作简单评述。
尽管该类膜生物反应器的技术可行性早已被人们认可，但处理工艺的费用较高，在一定程度上限制了它的推广。
G.Owen指出，膜工艺的费用主要来自膜价格、膜更换频率和能耗需求。
随着制膜水平的提高，膜的价格已大大下降；膜的更换频率与膜的稳定运行有关，但膜污染问题大大影响了膜系统的稳定运行；能耗高的原因是多重的，其中之一是膜污染造成通量下降而迫使能耗加大以维持通量。
由此可见膜污染是影响MBR经济性和推广应用的主要原因。
2膜污染的形式在膜生物反应器中，膜处于由有机物、无机物及微生物等组成的复杂的混合液中，特别是生物细胞具有活性，有着比物理过程、化学反应更为复杂的生物化学反应。
因此膜污染是一个很复杂的过程，其机理目前尚不完全清楚。
此外，由于MBR多应用微滤膜和超滤膜，膜的污染问题较纳滤和反渗透膜更为严重。
从污染物的位置来划分，膜污染分为膜附着层污染和膜堵塞。
在附着层中，发现有悬浮物、胶体物质及微生物形成的滤饼层，溶解性有机物浓缩后粘附的凝胶层，溶解性无机物形成的水垢层，而特定反应器中膜面附着的污染物随试验条件和试验水质不同而不同。
mbr膜工艺原理
MBR膜工艺（Membrane Bioreactor）是一种将生物反应器和膜分离技术结合起来的污水处理工艺。
其原理是利用微生物将有机物质降解为无机物质，并通过膜分离技术将水中的悬浮物、胶体物质和微生物截留在反应器内，从而实现高效的污水处理。
MBR膜工艺的主要原理包括以下几个方面：
1. 生物反应器：MBR膜工艺采用生物反应器作为污水处理的核心部分。
在生物反应器中，通过添加适量的微生物，利用微生物的代谢活动将有机物质降解为无机物质。
同时，微生物还能吸附和吞噬水中的悬浮物和胶体物质。
2. 膜分离：MBR膜工艺采用微孔膜作为分离介质，将生物反应器中的水和微生物分离开来。
微孔膜具有较小的孔径，可以截留水中的悬浮物、胶体物质和微生物，同时允许水分子通过。
通过膜分离，可以实现高效的固液分离和微生物截留。
3. 膜污染控制：由于膜分离过程中容易发生膜污染，影响膜的通量和分离效果，因此需要采取一系列措施进行膜污染控制。
常见的控制方法包括膜表面清洗、化学清洗、气体通气和膜曝气等。
MBR膜工艺具有处理效果好、占地面积小、出水质量高等优点，广泛应用于城市污水处理、工业废水处理和水资源回收等领域。
MBR的膜污染机制与可持续操作原理的开题报告
MBR的膜污染机制与可持续操作原理的开题报告
摘要：
膜生物反应器（MBR）是目前废水处理领域中最先进、最受欢迎的技术之一。
MBR具有结构紧凑、占地面积小、生态环境友好、出水质量高等优点。
尽管MBR在水处理领域中广受好评，但是它还存在一些问题，其中最重要的是膜污染。
本文将探讨MBR的膜污染机制以及可持续操作原理。
首先，介绍MBR的膜污染机制。
膜污染是指膜表面在操作过程中被浸渍、沉积或吸附了污染物，从而减少或阻碍了水的流动。
膜污染机制包括物理污染、化学污染和生物污染。
物理污染是指微小的颗粒物被膜孔道所阻挡并沉积在膜表面。
化学污染是指有机物、氨氮等有害物质吸附在膜表面上。
生物污染是指膜表面微生物的滋生和附着。
其次，讨论可持续操作原理。
可持续操作是指在优化工艺及运营条件下，保证MBR系统的水质稳定高效，同时延长膜寿命，降低维护费用，减少环境负荷。
可持续操作的原理主要包括以下几方面：适当控制水流速度，减少膜堵塞性能的影响；添加适量缓蚀剂和表面活性剂来减少化学污染；鼓励微生物在膜表面形成生物膜，从而减少物理污染；使用臭氧处理设备杀死表面微生物，减少生物污染。
最后，总结MBR的膜污染机制与可持续操作原理。
对MBR的膜污染进行了详细的阐述，介绍了可持续操作的一些原理。
在实践操作过程中，需要综合考虑所有方面的因素，优化MBR系统的运营，使得系统更加高效、稳定、可持续。
关键词：膜生物反应器（MBR），膜污染，可持续操作，污染机制。
膜的污染及其控制方法
MBR技术在污水处理中的应用 1膜生物反应器(MembraneBioreactor,简称MBR),是由膜分离和生物处理结合而成的一种新型、高效的污水处理技术。
膜分离技术最早应用于微生物发酵工业,随着膜材料和制膜技术的发展,其应用领域不断扩大,已经涉及到化工、电子、轻工、纺织、冶金、食品、石油化工和污水处理等多个领域。
1 MBR技术在国外污水处理中的研究及应用膜分离技术在污水处理中的应用开始于20世纪60年代末#1969年美国的Smith等人首次将活性污泥法与超滤膜组件相结合用于处理城市污水的工艺研究,该工艺大胆地提出了用膜分离技术取代常规活性污泥法中的二沉池,利用膜具有高效截留的物理特性,使生物反应器内维持较高的污泥浓度,在F/M低比值下工作,这样就可以使有机物尽可能地得到氧化降解,提高了反应器的去除效率,这就是MBR的最初雏形。
进入20世纪70年代,有关MBR的研究进一步深入开展#1970年,Hardt等人使用完全混合生物反应器与超滤膜组合工艺处理生活污水,获得了98%的COD去除率和100%去除细菌的结果。
1971年,Bemberis等人在污水处理厂进行了MBR试验,取得了良好的试验结果。
1978年,Bhattacharyya等人将超滤膜用于处理城市污水,获得了非饮用回用水。
1978年,Grethlein利用厌氧消化池与膜分离进行了处理生活污水的研究,BOD和TN的去除率分别为90%和75%。
在这一时期,尽管各国学者对MBR工艺做了大量的研究工作,并获得了一定的研究成果,但是由于当时膜组件的种类很少,制膜工艺也不是十分成熟,膜的寿命通常很短,这就限制了MBR工艺长期稳定的运行,从而也就限制了MBR技术在实际工程中的推广应用。
进入20世纪80年代以后,随着材料科学的发展与制膜水平的提高,推动了膜生物反应器技术的向前发展,MBR工艺也随之得到迅速发展。
日本研究者根据本国国土狭小!地价高的特点对MBR技术进行了大力开发和研究,并在MBR技术的研究和开发上走在了前列,使MBR技术开始走向实际应用。
MBR的膜污染机制与可持续操作原理
二、MBR膜污染缓解技术
2、改善混合液特性：通过投加药剂、改善混合液的物理和化学性质，可以减 少污染物在膜表面的附着。例如，投加混凝剂可以使悬浮物发生絮凝，减轻膜污 染；使用活性炭等吸附剂可以去除有机物，降低膜表面的污染负荷。
二、MBR膜污染缓解技术
3、强化生物反应：通过优化微生物种群结构，强化生物反应，可以降低膜污 染。例如，增加硝化细菌等自洁性微生物，可以提高系统的硝化能力，减少有机 物和氨氮在膜表面的沉积。
1、膜污染原因：膜污染主要由污水中难以降解的有机物、无机物和生物质附 着在膜表面，造成膜通量的下降。此外，污水中存在的微生物群落和微生物附着 在膜表面生长，也会导致膜污染。
二、膜污染机制
2、膜污染分类：根据污染物的性质，膜污染可分为有机污染、无机污染和生 物污染。有机污染主要由大分子有机物造成，无机污染主要由无机盐和金属离子 造成，生物污染主要由微生物及其代谢产物造成。
MBR膜污染解析
MBR膜污染解析
MBR膜污染主要由以下原因导致：一是废水中的悬浮物、胶体、微生物等颗粒 物在膜表面沉积，形成一层滤饼层，阻碍了膜的渗透；二是某些有机物和无机物 在膜表面或孔内吸附，导致膜孔堵塞；三是微生物在膜表面生长，形成生物垢，
MBR膜污染解析
进一步降低膜的透过性能。这些因素相互作用，使得MBR膜污染呈现出复杂的 特性。
一、MBR膜污染的成因与影响
一、MBR膜污染的成因与影响
MBR膜污染主要由两大因素引起：一是膜表面的吸附作用，二是微生物在膜表 面的生长。这些污染物可能导致膜通量下降，增加能耗，缩短膜的使用寿命，从 而影响MBR系统的稳定运行。
二、MBR膜污染缓解技术
二、MBR膜污染缓解技术
1、优化运行参数：通过调整曝气量、水力停留时间等运行参数，可以有效降 低膜污染。合理的曝气量可以提供足够的氧气，促进生物活动，减少微生物在膜 表面的附着；适当的水力停留时间则有助于保持系统稳定，防止悬浮物在膜表面 沉积。
MBR微滤膜的污染机理及化学清洗研究中期报告
MBR微滤膜的污染机理及化学清洗研究中期报告
1. MBR微滤膜的污染机理
MBR微滤膜的污染机理主要分为生物污染和非生物污染两种。
生物
污染主要指由生物物质（如细菌、病毒、蛋白质等）所引起的污染。
在MBR工艺中，生物污染一般是由于生物膜的生长和沉淀造成的，生物膜
的生长会导致膜孔的堵塞和通透性的下降。
非生物污染主要指由无机物、有机物以及离子（如铁、钙、镁等）所引起的污染。
这种污染主要是由
于膜表面的吸附、沉积和结垢产生的。
2. MBR微滤膜的化学清洗研究中期报告
目前，MBR微滤膜清洗方法主要包括物理清洗和化学清洗两种。
物
理清洗主要是利用水压、气泡和声波等力学作用将污染物从膜表面清除。
然而，物理清洗存在效果不稳定、清洗后的反应速度受限等缺点。
因此，化学清洗成为MBR微滤膜清洗的重要手段。
化学清洗主要是利用化学反应来清除膜表面的污染物。
化学清洗剂
一般包括氧化剂、酸和碱等，不同种类的清洗剂将针对不同类型的污染
物进行清洗。
常见的化学清洗方法包括期间清洗、间歇清洗和逆洗清洗等。
目前，化学清洗还存在一些问题，例如清洗剂的成本较高、清洗过
程对膜造成的损伤较大等。
因此，后续研究需要进一步探究化学清洗剂
的种类和使用方法，以提高清洗效果和减少清洗对膜的损伤。
mbr膜处理技术原理
mbr膜处理技术原理MBR膜处理技术原理MBR（Membrane Bioreactor）膜处理技术是一种将传统的生物反应器和微孔膜分离技术相结合的新型废水处理技术。
其原理是通过微孔膜的过滤作用，将废水中的污染物与微生物有效地分离，同时保留微生物在生物反应器中，实现高效的废水处理。
MBR膜处理技术主要由生物反应器和微孔膜组成。
生物反应器是通过微生物的代谢作用将废水中的有机物、氮、磷等污染物降解为无害物质的过程。
而微孔膜则起到了物理隔离的作用，将生物反应器中的微生物和废水中的污染物分离开来，从而实现了废水的净化。
在MBR膜处理技术中，废水首先进入生物反应器，通过生物反应器中的微生物降解作用，废水中的有机物、氮、磷等污染物被分解为无害物质。
同时，在生物反应器中还会产生大量的活性污泥，这是一种富含微生物的悬浮物质。
随后，废水进入微孔膜部分。
微孔膜是由一层聚合物材料制成的，具有非常小的孔径，可以阻止污染物和微生物的通过，但能够允许水分子的通过。
当废水通过微孔膜时，污染物和微生物会被拦截在膜表面，而洁净的水分子则能够通过膜孔径，形成清澈的净水。
在MBR膜处理技术中，微孔膜的选择非常重要。
一般来说，微孔膜的孔径应该小于微生物的大小，以保证微生物不会通过膜而丢失。
同时，微孔膜的耐污染性也是一个关键因素，因为在实际运行过程中，膜表面会被微生物和污染物堆积，如果膜的耐污染性不好，就会导致膜的堵塞和性能下降。
MBR膜处理技术相比传统的废水处理技术有着许多优势。
首先，由于微孔膜的过滤作用，MBR膜处理技术能够实现高效的固液分离，使废水中的悬浮物质几乎完全被去除，从而获得更为清澈的水质。
其次，由于微孔膜的阻隔作用，MBR膜处理技术能够有效地阻止微生物的流失，从而保证生物反应器中的微生物量和活性，提高废水的处理效果。
此外，MBR膜处理技术还具有良好的适应性，可以处理各种类型的废水，包括高浓度有机废水、高盐废水等。
然而，MBR膜处理技术也存在一些挑战。
MBR膜污染形成机理及控制
第 ３ 卷第 １ １ 期
２ ０ 年 ２月 ０６
环境科学 与管理
ＥＮＶ ＲｏＮＭ田ＮＴ ＣＩ ＮＣＥ ＡＮＤ Ｉ ＡＬ Ｓ Ｅ Ｍ＿ Ｎ Ａ ＡＧＥ 咂Ｎ Ｔ
ＶＯ ． １． １ ３ Ｎｏ． １ Ｆｅ ２ ｏ ｂ． ｏ ６
文章编号：６ ３１ １（０６０ －１００ １７ － ２２ ０）１ １－３ ２ ０
形成的主要因素。控制膜污染可以从这些影响因素入手 。
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
２ Ｂ 膜污染控制的关键方法 Ｍ Ｒ
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。伽 ｌ 膜的特性主要有膜材质、膜孔径大小、空隙 １
率、亲疏性 、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 ）会导致溶液粘度的增加 ， ＥＳ 堵塞污泥絮体
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 臼
１１２ 料液中的悬浮物、胶体物质及微生物被膜拦截， ．．
物质问通过吸附 、架桥 ，网捕等作用结合在一起 。在膜表
关键词 ：Ｍ Ｒ 膜 污染 凝 胶层 Ｂ 中圈分类号： ７３ Ｘ ０
胞外聚合物 （Ｐ） ＥＳ 文献标 识码 ： Ｂ
膜生物反应器 （Ｍｅ ｒｎ ｉ￣ ｅｃｏ ＭＢ ｍｂａ ｅ Ｂｏ ｒａ ｔｒ Ｒ） 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、
MBR中膜污染的影响因素和解决方法
MBR中膜污染的影响因素和解决方法
一、影响膜污染的因素
MBR在持续运行的过程中，污染物会不断在膜组件中沉积，造成膜堵塞形成膜污染。
而影响膜污染的因素可划分为 3类：
（1）膜组件：膜材料、膜孔径、膜构造
（2）操作条件：错流与紊流，压力
（3）污泥混合液特性
二、膜污染的解决方法
要从优化改进膜组件、改变悬浮液特性、降低入膜活性污泥混合液质量浓度和膜上污染物的脱落清除四方面入手。
1、优化改进膜组件
膜组件的优化设计应充分考虑膜组件的放置方式与水力形态的关系、中空纤维膜的管径与长度的关系两方面。
有试验表明：没有曝气时膜丝横向放置优于轴向，有曝气时轴向放置效果更好；膜丝直径试验结果表明：在错流系统中，无论是否曝气，细膜丝均优于粗膜丝；通过模型计算得到当膜丝长度为0.5-3m时，适宜的膜丝内径为0.2-0.35mm时，活塞流可有效提高膜通量。
2、改变悬浮液特性
膜污染物主要来自于活性污泥混合液，对其进行预处理，改变其过滤特性，可有效降低和减缓膜污染。
具体方法可向生物反应器中加入少量絮凝剂，使细小微粒发生絮凝和凝聚，减少其在膜面沉积。
3、降低入膜活性污泥混合液的浓度
具体方法可向生物反应器中加入填料，使悬浮微生物在填料上附着，这样既能加快微生物对污染物的分解速率，又可有效降低入膜活性污泥混合液浓度，或控制膜的工作通量低于临界通量，延缓污染物在膜上的沉积速率，延长膜的寿命，控制膜污染。
4、膜上污染物的脱落清除
设置曝气装置增大曝气量，在膜表面产生水流剪切作用，引起膜组件附近膜丝振动，加速膜表面沉积污染物的脱落；当膜污染达到一定程度时，要对膜组件进行清洗，保障系统的正常运行，常用的清洗方法有水力清洗、化学清洗、超声清洗。
MBR膜污染机理及控制因素是什么？
MBR膜污染机理及掌控因素是什么？MBR膜在污水处理已经取得了普遍且完善的运用，由于MBR取代了二沉池，可以确保出水量SS和高污泥浓度，省掉了很多污师在运营管理中的一些苦恼，可是，膜污染问题也始终困惑着MBR的将来进展及运作！1、膜污染的界定膜污染通常就是指混合物中的成分在膜表层（外界）和膜孔内（内部结构）吸咐集聚，导致膜孔堵塞并促进孔隙率缩小，造成膜透射率的损耗和过虑工作压力上升的全过程。
在活性炭过滤的实际操作中，水分和微小化学物质持续通过膜，与此同时一些化学物质被膜截流而堵塞膜孔或在膜表层积累，进而导致膜污染。
可以说，是膜截流造成了膜污染。
膜污染的同时重要表现，便是膜透射率的降低或是实际操作工作压力的上升。
活性污泥混合物管理体系中具有的养分成分培养基质、产甲烷菌、微生物菌种体细胞、细胞残片、微生物菌种新陈代谢物质（EPS、SMP）及其各种各样有机化学、无机物溶解度化学物质等都对膜污染有奉献。
膜污染的进步通常可划分为3环节（也是有2环节观点）：（1）原始环境污染：产生在膜系统软件资金投入运转的前期，膜面与混合物中的胶体溶液、有机化合物等产生猛烈的相互影响，环境污染方法有黏附、正电荷功效、膜孔堵塞等。
错流过虑的前提下，微小的微生物絮体或胞外高聚物仍旧可以依附于在膜表层上，而低于膜直径的化学物质会在膜孔中吸咐，依据萃取、结晶体沉积和生长发育繁育的功效导致膜污染。
（2）迟缓环境污染：前期膜表层光滑，大颗粒状化学物质不易粘附，关键由EPS、SMP、微生物胶体溶液等粘性化学物质依据吸咐电缆桥架、网捕等功效吸咐在膜表层产生疑胶层，导致活性炭过滤摩擦阻力的迟缓上升，对混合物中的污染物质的截流特性会消失提高。
疑胶层的污染源是难以避开的，产生的直接影响是膜摩擦阻力的迟缓上升。
在恒流电源实际操作中重要表现为TMP的迟缓上升，在恒压方式中重要表现为透射率的迟缓损耗。
（3）快速环境污染：第2环节产生的疑胶层在连续的过虑压力差和透流水的效果下，伴随着污染物质的积累渐渐密实度，造成膜污染从量变引起质变，混合物中的絮体快速在膜表层集聚并导致淤泥泥渣，跨膜压力差快速上升。
MBR膜污染概述
MBR膜污染概述摘要：膜生物反应器(MBR)是目前污水处理领域中的一个研究热点，但膜污染导致的运行费用的增加又限制丁它的大规模应用。
本文对膜污染形成途径、影响因素以及控制措施作了全面的概述。
关键词：MBR 膜污染影响因素控制措施随着现代化工业的迅猛发展和城市规模的不断扩大，城市用水量和废水量不断增加，造成城市水源水量日益不足，水环境日趋恶化，水资源危机日渐严峻。
用传统方法解决水污染已不能适应飞速发展的新形势，膜生物反应器(Membrane Bioreactor．简写为MBR)就是在这个环境需求动力下的产物[1]，它融合了生物反应器的生物降解和膜的高效分离于一体，具有传统生化处理技术无法比拟的独到优势：出水水质良好且稳定、处理效率高、占用空间少、操作简便。
但是，膜污染在很大程度上限制了MBR的应用。
一．膜污染的形成途径膜污染的形成途径主要有三个：1．滤饼层(cake 1ayer) 主要是水透过膜时，被截留下来的部分活性污泥和胶体物质，没来得及送走就在滤压差和透过水流的作用下堆积在膜表面，形成膜污染。
2．溶解性有机物有机物的来源主要是微生物的代谢产物，它可在膜表面形成凝胶层，也可在膜内微孔表面被吸附而堵塞孔道，使膜通量下降。
3．微生物污染膜面和膜内的微孔中有微生物所需的营养物质，因而不可避免的会有大量微生物滋生。
二．影响因素影响膜污染的主要因素有：膜的性质、料液性质和膜的运行条件等(见图1)[2]。
具体影响膜污染的主要因素有：1．膜本身的特性；如膜孔径及其分布、膜材料、膜结构、膜一溶质一溶剂之间的相互作用；2．被处理的污水水质；特别是水中有机物的种类和浓度；3．操作条件如污泥泥龄、溶解氧浓度、膜面流速、温度等；4．MAR的特征尺寸，高度、曝气系统布置等；5．其他因素如微生物种群之问的相互影响、膜本身对生物膜生长的影响、细菌胞外聚合物(EPS)的组成及浓度等。
三．膜污染的防治措施1.膜组件的选择和合理优化1)膜材料选取：已经商品化的膜材料有硝化纤维素(CN)、醋酸纤维素(cA)、cN—cA混合膜、聚乙烯膜(PE)、聚丙烯膜(PP)、聚丙烯氰(PPc)及偏氟乙烯(PVF)等，在选择膜材料时应从材料的强度、热稳定性、化学稳定性、耐污染性能、产水性能、使用寿命、膜造价等方面进行技术分析和经济性评价来确定。
MBR的膜污染机制与可持续操作原理共3篇
MBR的膜污染机制与可持续操作原理共3篇MBR的膜污染机制与可持续操作原理1MBR的膜污染机制与可持续操作原理膜生物反应器（Membrane Bio-Reactor，MBR）是一种新型废水处理技术。
相比传统的活性污泥法和沉淀池法，MBR具有处理效率高、占用土地少、出水水质高等优点，因此被广泛应用于污水处理领域。
然而，MBR在长期运行过程中容易出现膜污染问题，影响系统的处理效率和稳定运行。
所谓膜污染，就是指污染物附着在膜上，导致膜孔堵塞、通量降低等问题。
MBR的膜污染主要由以下几种机制构成。
第一种是物理污染。
悬浮物、胶体、微生物等物质在膜表面附着形成污泥层，造成膜堵塞、通量下降。
第二种是生物污染。
微生物会在膜上形成粘附层，并且在膜上繁殖生长，导致膜孔堵塞。
第三种是化学污染。
有机物、无机物等物质在膜表面发生化学反应，形成一定的污染层，加重膜污染。
此外，还有渗透压差、气泡冲刷等机制会导致膜变形、损坏，从而引起膜污染问题。
为了提高MBR的可持续性，减轻膜污染问题，需要采取一系列有效的措施。
一是开发和应用高效的预处理方法，减少进入MBR的难净化成分，避免膜污染的发生。
二是优化MBR的运行条件，控制水质和水流状况，避免出现膜堵塞、通量降低等问题。
三是采用适当的清洗剂和清洗方法，对膜进行逆冲洗、化学清洗、物理清洗等处理，减轻膜的损伤和堆积，清除污染物。
四是加强对MBR维护和管理的监督，定期检查、维护设备，及时更换损坏的部件，延长MBR的使用寿命。
除了以上措施，还应加强MBR技术的研发和推广，不断提高MBR技术的成熟度和可靠性。
例如，研究新型的膜材料和膜结构，提高膜的抗污染性和通量，减轻MBR的维护成本；研究新型的MBR运行模式和控制策略，优化MBR的运行效率和能耗，提高MBR的可持续性。
总之，MBR的膜污染机制和可持续操作原理是MBR技术研究的重要内容。
通过对MBR膜污染机制的研究，可以采取相应的膜污染控制措施；通过对MBR可持续操作原理的探究，可以优化MBR运行模式和控制策略，减少MBR的维护成本，提高MBR的运行效率和可持续性，为环境保护事业做出贡献综上所述，MBR技术具有高效、节能、环保等特点，但膜污染是影响其可持续性的重要问题。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
它可以克服循环式M BR 的缺点。
在浸没式M BR 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M BR 能耗的典型值为0.8kWhm -3出水[2]。
当前浸没式M BR 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[3]。
图2 浸没式(一体式)膜生物反应器示意图 使用M BR 的最主要限制因素是经济性[4]。
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M BR 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。
2 污泥浓度对膜生物反应器运行特性的影响M BR 的重要特征之一就是通过膜组件的高效固液分离作用,将绝大部分固形物都截留在反应器中,因而可以维持很高的污泥浓度,降低污泥负荷,提高系统的处理效率。
但系统长期不排泥,也会产生一些问题。
研究表明,膜的通量会随着M LSS (M ixed Liquor SuspendedS olids )的增大而减小。
黄霞等人[6]对循环式M BR 中的污泥浓度和膜通量的关系进行了研究。
膜通量基本上与污泥浓度的对数值呈直线关系,随着污泥浓度的升高而降低。
封莉等人[5]对浸没式M BR 的研究也得出了类似的结论。
3 膜污染机理M BR 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M BR 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。
3.1 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[13]3.2 膜污染的种类3.2.1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。
3.2.2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。
3.2.3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。
与无机污染相似,生物污染造成的直接后果是膜通量的下降,引起操作压力的上升,增加了系统的能耗。
然而膜通量不是呈线性下降的,初期的时候下降迅速,随后逐渐缓慢下降,最终稳定在较低水平。
膜生物污染的另一个影响是破坏膜的内部结构。
细菌和微生物可以直接(发酵形式)或间接(改变溶液性质)对膜进行降解,尤其是对那些有机高分子膜。
生物降解的破坏作用主要是堵塞膜的孔道,破坏膜内部致密的结构,使得膜内部变得疏松和散乱。
不仅严重影响到膜的分离性能,而且大大降低了膜的寿命,使得有机大分子和污染物透过膜,影响到出水水质。
3.3 膜污染的数学模型目前有关膜污染的数学模型主要可归纳为两大类:一类是从膜的结构、特性出发来描述污染现象的模型。
这类模型其参数虽有一定的实际物理意义,但待定参数多,模型复杂,实际应用不方便。
例如,Nagaoka 等人的膜生物污染模型[7]。
另一类是指数式经验模型[8]。
这类模型虽能较好地与实验结果相符合,但往往只关联了少量的影响因素,受到一定的条件限制,无通用性,且不能解释膜污染现象。
4 控制膜污染的措施我们可以从膜生物反应器的设计和运行两方面来进行优化,降低膜污染,降低运行费用,提高系统的处理能力。
4.1 分离膜的选择M BR中膜的主要作用是对悬浮固体提供一个障碍物。
生物反应器中的固液混合物通常是一个复杂的混合物,对不同物质的去除性能取决于所选用的膜。
表1列举出常用膜对不同物质的过滤性能[3]。
表1 常用膜对不同物质的过滤性能项目微滤超滤纳滤悬浮固体可以去除可以去除可以去除亚微米胶体有可能去除可以去除可以去除大分子溶质有可能去除有可能去除可以去除病毒有可能去除可以去除可以去除小分子溶质不可以去除不可以去除有可能去除 微滤膜(MF:microfiltration)的孔径小至0.1～0. 2μm。
它们能够有效地滤去固体悬浮物,包括绝大多数细菌,并且可以部分移去病毒和大分子溶质。
固液混合物中主要的大分子溶质是由细菌产生的EPS,通过吸附作用作为污染物滞留在膜的表面而被滤去。
因此,微滤膜能够部分去除M BR处理水中的BOD,主要是悬浮固体物。
在膜未被污染时,对于一定的处理出水流量,微滤膜的跨膜压差(T MP:transmembrane pressure)较低,但会因为膜污染而逐渐失去这一特性。
超滤膜(UF:ultrafiltration)的孔径从5nm到0.1μm。
这些膜能够有效地滤去病毒和胞外多聚物,因此也能够去除M BR处理水中的BOD。
对于给定的出水流量,超滤膜有比微虑膜高的T MP,特别是在操作循环的初始阶段。
纳滤膜(NF:nanofiltration)有着2nm级的孔径。
除一些单共价键离子和一些低分子量的有机物外,纳滤膜能够滤去绝大部分物质。
因为有着很高的水力学阻力,它们很少应用于M BR,但在特定领域有一定的应用。
膜材料可以是有机高分子或无机陶瓷。
废水处理中要求使用价格较低的部件,无机膜相对较高的价格使它们在M BR中的应用处于不利的地位。
一些膜的物理和化学特性使得它们适合应用于M BR。
这些特性包括:亲水性。
众所周知亲水性的高分子膜不易被生物固体和溶解性生物质污染,纤维素材料受到青睐;但也不排除一些憎水性材料,如聚烯烃和含氟聚合物。
鲁棒性。
膜材料能够抵御化学清洗剂的侵蚀并能够经受周期性的破坏力,特别是反冲洗或曝气鼓泡。
适当的价格。
许多应用场合需要使用低价格的部件。
易于制造。
一些材料更易于被制成微孔膜或经挤出加工成为中空纤维。
通常使用的高分子成膜材料包括聚烯烃、聚砜和聚偏氟乙烯。
4.2 膜组件的特征膜系统的设计包括选用适当的膜、设计膜组件和管理流体,也就是怎样将进料液合理地分配于膜表面。
膜组件的设计也决定了其它特征,比如能耗、处理悬浮固体的能力、清洗和替换膜组件的难易、装填密度等。
表2将各种常用的膜组件的特点进行了归纳总结[3]。
表2 常用膜组件的特点特征平板膜螺旋卷式管式中空纤维装填密度中等高低高能耗低/中等中等高低固体处理能力中等差好中等/差清洗难易中等困难好,可进行物理清洗可反冲洗替换膜部件膜片单元管或单元单元 M BR要求膜组件能够处理悬浮固体、对能耗的需求相对较低、提供较高的装填密度。
这些要求使得管状膜、中空纤维、螺旋卷式的膜组件不适用于循环式M BR。
浸没式M BR比循环式M BR易于使用。
由于浸没式M BR越来越多地被应用,我们对浸没式M BR中的膜组件型式的选用作一探讨。
对于相同处理量的两个生活污水处理厂[9],它们运行于类似的活性污泥浓度、相似的曝气强度、相似的膜孔径、相近的出水水质。
在采用中空纤维膜组件的系统中,由于水力学特征不易控制,这些膜比平板膜更易于被污染。
因此需要更频繁的物理冲洗和化学清洗。
平板膜组件比中空纤维膜组件要贵20-25%,但反冲洗容易,并且平板膜组件的水力学阻力要小一些。
膜组件的选型是一个综合考虑多种因素后的折衷。
4.3 影响M BR出水通量的因素对于浸没式中空纤维M BR系统,有几个设计和运行参数可以影响其性能。