膜生物反应器膜污染机理及控制措施分析_宋万召

膜生物反应器膜污染机理及控制措施分析

宋万召1，杨云军2

(1．扬州环境资源职业技术学院，江苏225127;

2．山东博洋环境资源有限公司，山东276700)

摘要：膜生物反应器作为城市污水处理的一项重要技术，研究其膜污染的机理和控制措施对水处理技术

的发展有重要意义。文章概述了膜污染的4种经典模型，并从膜的性质、活性污泥混合液和膜组件的运行条

件等方面分析了膜污染的影响因素，最后对膜污染的防治和治理给出了对策。

关键词：膜生物反应器;膜污染;对策

中图分类号：X703．1文献标识码：A文章编号：1007－0370（2012）05－0177－03

The analysis of mechanism and control measure of membrane pollution for MBR

Song Wanzhao1，Yang Yunjun2

（1．Yangzhou Vocational College of Environmental and Resources，Jiangsu225127；

2．Shandong Boyone Environmental Resources Co．Ltd，Shandong276700）

Abstract：Membrane Bioreactor is an important technology for the treatment of municipal sewage．It studies the mechanism and control measure of membrane pollution，which has the important meaning for the wastewater treatment．It concludes that there are four classical mod-els in the membrane pollution，and analyses the impact factor from the membrane property，activated sludge mixture and membrane module．In the end，it gives some suggestion for the control measure of membrane pollution．

Keywords：Membrane biological reactor；Membrane pollution；Measure

1引言

自从上世纪六十年代起，膜生物反应器研究成果开始应用于污水处理领域，美国科学家Smith1969首先报道了超滤活性污泥处理城市污水工艺设计的结合。日本国土由于狭窄的原因，对膜分离技术在废水处理中的应用进行了非常多的投资，推动了它的实际应用。90年代，除城市污水处理技术，具有特殊的废水处理的方向扩展，逐步扩展到石油化工，制药，食品，发酵，垃圾渗滤液和其他工业废水领域。我国二零零二年，将膜材料和膜产业列为国家大力发展的朝阳产业之一。

2关于膜生物反应器的污染原理

生物反应器混合溶液中的胶体颗粒，溶解或悬浮的有机化合物吸附在膜表面沉积在膜孔周围，造成膜孔径较小或堵塞，膜通量下降等问题叫做膜污染。膜污染的快与慢决定了膜使用周期的长短，并随后影响膜的更换周期，导致膜的清洗和维护成本低。因此，经过分析膜污染形成的原因，确定膜的清洗方法是研究发展的关键。膜污染的机理分析如下：

按照膜污染的现象和表面沉积的污染物质的种

—

771

—

膜生物反应器膜污染机理及控制措施分析宋万召杨云军

类与沉积方式的不同，通常可以通过四种模型［1－2］

来进行分析解释，

具体如图1：（1）膜孔堵塞。膜过滤面积的减少程度与通过的过滤流量成正比。假如颗粒或分子堵塞一部分的膜孔或完全堵塞，

就会造成膜的有效过滤面积变小

。图1膜生物反应器的污染原理图

（2）滤饼污染。适合表现的颗粒或物质沉积在膜表面形成一层蛋糕层。然后，阶段膜过滤阻力的增加主要是因为滤饼层自身的厚度所影响的。

（3）内部孔隙堵塞。应用于粒子沉积在薄膜内墙的这一现象，容易造成膜孔径下降。这个模型假设膜孔内部本身体积的缩小和滤液体积成正比关系。

（4）混合堵塞污染。过渡到膜孔堵塞污染现象和滤饼过滤，

污染现象之间的膜污染现象。在该阶段，假如膜孔是部分堵塞时，新的一部分的污染物就会沉积在膜表面的污染物，

该部分也可以直接沉积在膜表面，这将导致有效面积较小的膜过滤。当膜孔完全堵塞，只有足够的减压过滤，滤液可通过膜孔。这是新的污染物，继续直接沉积在膜表面的污染物，并进入滤饼过滤阶段。

3造成膜生物反应器的污染因素分析

造成膜生物反应器的污染的原因主要有以下三

个方面：活性污泥混合溶液、膜自身的性质和膜组件的使用状态。3．1

膜的性质

膜的性质基本有表面特征、孔径和材质等。在不同的情况下，膜的性质对膜污染产生的作用各不相同。就厌氧型的膜生物反应器来说，膜的类型不影响膜通量的变化，但因为膜材质不同，孔堵塞和黏附所致的污染程度有很大差别，

从聚砜膜、聚偏氟乙烯膜和纤维素膜污染的对比实验结果得知，最纤维素膜受到的污染少。

膜的抗污染能力与膜的亲疏水性有很大关系，一般来说，

疏水性膜外表比较容易形成疏水性动力层，膜外表与生物物质之间的疏水性相互作用的结果是导致膜通量一般仅能恢复百分之五十，

但亲水性膜通量的恢复却能达到百分之百，亲水性膜不容易被生物溶质和生物性不溶物污染。此外，膜污染程度与膜表面张力有一定关系，膜表面张力的色散相增大，会导致膜容易发生黏附而致膜孔被窄化。3．2

活性污泥的混合溶液3．2．1

污泥混合液的浓度

膜生物反应器的主要特点是活性污泥混合溶液的浓度高。如果保持膜生物反应器中的污泥浓度较高，不但可以使膜生物反应器中的污泥负荷降低，还可以增加污染物的去除效果，又可以使剩余污泥的产量减少，优化和简化污泥处理工艺。污染物质的去除程度与活性污泥浓度的增高成反比，活性污泥浓度的增高会使膜污染增大，影响去除效果。3．2．2

活性污泥中的胞外聚合物

人们对膜污染的认识越来越深入，目前研究发现胞外聚合物对膜污染有很大的影响。胞外聚合物是微生物分泌到体外的高分子黏性物，

有比较强的絮凝和凝聚力。细胞外产生的胞外聚合物，既在曝气池中积累，又在膜上累积，从而使得膜过滤阻力和混合液黏度增加，导致膜污染。3．3

使用操作条件（1）停留时间

在膜生物反应器中，以前大家都普遍认为提高停留时间是一种重要措施，它可以为反应器中的微生物提供比较充分的营养物质，提高污泥的增值率，使混合液悬浮固体的浓度比较高，去除污染物的能力增强。Harada

［3］

等研究发现，停留时间过长会增加污水

中溶解性有机物的量，在膜外表形成一层凝胶，进而

—

871—北方环境第27卷第5期2012年10月