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。
• 膜污染的影响因素： 1.膜本身材料，结构，材料的影响 （1）不同膜孔径决定了不同分离精度和膜通量， 不同的水质需选择不同的膜。随膜孔径的增大，膜污 染速率加快。（2）衡量孔隙率的参数主要为孔密度 和孔径分布。膜的孔隙率对溶质的截留具有选择性。 当膜孔为圆形、孔径分布窄时，膜的选择分离性能较 好。孔隙率小的膜易被堵塞，透通量越小。（3）膜 的亲水性和表面电荷对膜污染的程度起决定性的作用， 亲水性超滤膜的沉积阻力和污染阻力都低于憎水性超 滤膜。（4）构成膜的材料因具有荷电基团等原因， 使膜面带有电荷， 从而对混合液中的离子有排斥和吸 附作用。一般混合液胶体粒子带负电，所以选择带负 电的膜有利于防止膜污染。
3.膜内部孔道阻塞污染：通过膜孔的过滤液中的 颗粒物质沉积在膜的内部孔壁上, 导致膜孔径减 小。膜孔内部体积的减小与滤液的体积成正比。 4.胞外聚合物（EPS）形成的凝胶层的污染：对 于好氧MBR活性污泥过滤中，EPS是主要的污 染物不但可以在膜生物反应器中积累, 而且会在 膜表面积累, 引起混合液黏度和膜过滤阻力增加。 膜表面的胞外聚合物直接改变沉积层的空隙率 和结构, 胞外聚合物和细微颗粒一并沉积并吸附 在膜表面, 形成黏性很强的凝胶层 以上是膜污染形成机理下面我要讲下影响因素。
二：膜污染及其重要影响因素
•ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
膜污染是膜反应器运行中一系列增加膜阻力的 因素的总称。膜污染主要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， 在膜表面沉淀、积累或在膜孔内吸附， 造 成膜孔径变小或堵塞，导致水通过膜的阻力增加， 从而使膜产生透过流量与分离特性大幅度降低的 现象。膜污染直接导致了膜通量下降和使用寿命 缩短。污染可以通过几种物理化学和生物机制产 生，并且通过浓差极化而使污染加重。下面就讲 解一下膜污染的形成机理和因素
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在膜生物反应器运行过程中, 造成膜污染的直接物质 来源是反应器中活性污泥和废水的混和液,成分主要 是活性污泥中的微生物菌群及其代谢产物; 废水中的 大、小有机分子、溶解性物质和颗粒等。膜污染的形 成机理分为: 1.膜孔阻塞污染：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。膜孔堵塞造成膜的有效过 滤面积减小。膜过滤面积的减少速度与膜通量成正比。 2.虑饼污染：混合液中的悬浮物、胶体物质及微生物等 大分子物质被膜拦截, 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。膜过滤阻力的增加主要由于滤饼层的积 累所造成。
• 2.混合液的影响： 混合液各组分是造成膜污染的直接来源， 不 同的混合液对膜会造成不同的影响。（1）蛋白 质和胶体物质会严重影响严重的膜污染，蛋白 质会在膜材料上不可恢复的沉积和蛋白质穿进 膜组织内部造成污染。（2）不同的污泥浓度 （MLSS）均存在对应临界膜通量。当超过临界 污泥浓度时，膜通量急剧下降，而在低于临界 污泥浓度的某个范围内， 通量几乎不发生衰减。 （3）污染物粒径与膜孔径接近时，膜通量的下降 最为明显。
• 3.MBR 操作条件的影响 （1）TMPs（膜驱动力）存在一临界值， 当操作压力 低于临界压力时，膜通量随压力的增加而增大；而高 于此值会引起膜表面污染的加剧， 膜通量随压力的 增大变化不大，临界操作压力随膜孔径的增大而减小。 （2）曝气量的增加能在膜表面形成较大错流速度，使 污染物不易在膜表面积累， 还可以加快污染物在膜 表面的脱离。但曝气量过大有可能会导致污泥混合物 粒径减小和小污泥颗粒增多，导致膜孔堵塞，同时会 增加能耗。 （3）膜通量对膜污染有很大的影响，在次临界区运行 时，TMP保持稳定，膜污染速度较缓慢，污染是可逆 污染。临界区运行，系统可以在低污染率下稳定运行 一段时间，操作压力线性缓慢增长，最终变得迅速； 进入超临界区，TMP 增加且不稳定，形成部分不可 逆污染。