MBR膜污染形成机理及控制
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第３ 卷第 １ １ 期
２０ 年 ２ ０６ 月
环境科学与管理
Ｅ Ｉ ＮＶ ＲＯＮ Ｅ Ｍ Ｎ ＡＬ （１ ＮＣ Ａ Ｔ Ｓ ＇Ｆ Ｅ ＮＤ ｆ １ ＭＡ ＧＥ ＮＡ Ｍ ＮＴ Ｅ
Ｖｏ ． Ｎｏ ｌ ｌ３ ． ． １
Ｆ ｂ． ｆ ０ ｅ ２ ０
文章编号： ７－ １（ ０）１ １０ ３ １ ３１ ２ ０６ － １－ ６ ２ ２ ００ ０
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
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
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
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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
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
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 ．
［］ ２任建新编，膜分离技术及应用【］ Ｍ ．化学工业出 版社，
２０ ， ． ０３ １
ห้องสมุดไป่ตู้
〔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 ，
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
塞， 抑制凝胶层的形成，有效的 控制膜污染。 关 键词： Ｂ 膜污染 凝胶层 胞外聚合物 （ Ｓ ＭＲ Ｅ） Ｐ 中图分类号： ７３ Ｘ０ 文献标识码： Ｂ
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
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
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 ．．
・１ １・ １ １
第３ 卷第 １ １ 期 ２０ 年２ ０６ 月 蒋波等 ・ Ｒ膜污染形成机理及控制 ＭＢ
Ｖｏ ． Ｎｏ ｌ ｌ３ ． ． １
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去除， 恢复膜通透性能方法。一般最常用的清洗剂有硝 酸、柠檬酸、盐酸，氢氧化钠、氢氧化钾、次氯酸钠等。 １ ６ １ 通常根据污染的程度， 将膜组件浸在化学溶液中２ ４ 一小 时， 通过溶解、 络合等化学作用清除膜表面和膜孔内附着 的污染物。１ ［ ８ 在实际的膜清洗操作中， 针对不同材质和型 式的膜组件， 不同的分离对象， 应当选择不同的清洗剂和 清洗程序， 特别是在选择清洗剂时， 还必须考虑整个管路 系统等各部件的耐受能力。
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
ＭＢ Ｒ膜污染形成机理及控制
特波’王前萍２ ， ， 华素兰３狠传义４
（．．．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
２０ 年 ２ ０６ 月
环境科学与管理
Ｅ Ｉ ＮＶ ＲＯＮ Ｅ Ｍ Ｎ ＡＬ （１ ＮＣ Ａ Ｔ Ｓ ＇Ｆ Ｅ ＮＤ ｆ １ ＭＡ ＧＥ ＮＡ Ｍ ＮＴ Ｅ
Ｖｏ ． Ｎｏ ｌ ｌ３ ． ． １
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文章编号： ７－ １（ ０）１ １０ ３ １ ３１ ２ ０６ － １－ ６ ２ ２ ００ ０
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
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
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
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
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 ．
［］ ２任建新编，膜分离技术及应用【］ Ｍ ．化学工业出 版社，
２０ ， ． ０３ １
ห้องสมุดไป่ตู้
〔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 ，
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
塞， 抑制凝胶层的形成，有效的 控制膜污染。 关 键词： Ｂ 膜污染 凝胶层 胞外聚合物 （ Ｓ ＭＲ Ｅ） Ｐ 中图分类号： ７３ Ｘ０ 文献标识码： Ｂ
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
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
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 ．．
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第３ 卷第 １ １ 期 ２０ 年２ ０６ 月 蒋波等 ・ Ｒ膜污染形成机理及控制 ＭＢ
Ｖｏ ． Ｎｏ ｌ ｌ３ ． ． １
Ｆ ｂ． ０ ６ ｅ ２０
去除， 恢复膜通透性能方法。一般最常用的清洗剂有硝 酸、柠檬酸、盐酸，氢氧化钠、氢氧化钾、次氯酸钠等。 １ ６ １ 通常根据污染的程度， 将膜组件浸在化学溶液中２ ４ 一小 时， 通过溶解、 络合等化学作用清除膜表面和膜孔内附着 的污染物。１ ［ ８ 在实际的膜清洗操作中， 针对不同材质和型 式的膜组件， 不同的分离对象， 应当选择不同的清洗剂和 清洗程序， 特别是在选择清洗剂时， 还必须考虑整个管路 系统等各部件的耐受能力。
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。
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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
ＭＢ Ｒ膜污染形成机理及控制
特波’王前萍２ ， ， 华素兰３狠传义４
（．．．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