水处理中超滤膜污染的研究进展及其控制措施

水处理中超滤膜污染的研究进展及其控制措施

洪得香1

,刘宏远

1**

，张燕

2

（1浙江工业大学建筑工程学院,杭州 310014. 2浙江大学建筑工程学院)

摘要:膜污染制约着膜滤技术的广泛推广，因此膜污染成为研究热点。本文综述了超滤膜污染机理，以及影响膜污染的因素，包括膜材料、曝气强度、进水性质、间歇出水、污泥龄、水力停留时间、膜面速度、pH、离子强度、污泥混合液性质等，并着重从预处理和膜清洗来介绍膜污染的防制措施。

关键词：膜污染；污染机理；影响因素；防制措施

Research Progress in Fouling and Control of Ultrafiltration Membrane in Water

Treatment

HONG De-Xiang 1

; LIU Hong-Yuan

1**

，ZhangYan 2

(1 College of Civil Engineering, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China

2 College of Civil Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China)

Abstract:Membrane fouling is the key factor restricting the popularization of membra -ne filtration. therefore it becomes a hot issue.In this paper, mechanism of the pollution of ultra-filtration membrane are introuduced and then the main factors including the characteristics of the materials membrane made of, aeration intensity, influent composition ，Periodical enfluent,sludge and hydraulic residence times,The velocity through the membrane,pH, characteristics of mixed liquor of activated sludge and so on,This paper put emphasis on introducing membrane fouling prevention and control measures from the pretreatment and membrane cleaning.

Keywords Membrane fouling; mechanism of the pollution; main factors; membrane fouling control

前言

近三十几年，膜滤技术在污水处理应用得到飞速发展，它能有效地分离去除水和污水中

的微生物、无机颗粒和有机物质等,并且具有处理效果稳定高效、占地面积小、节省消毒剂

投加量、易于实现自动化操作等优点。但由于膜表面极易形成泥饼层，引起膜污染，减少膜通量，导致需要更为频繁的反冲洗及减少膜的寿命，从而增加了运行和经营成本，膜过滤工艺的最终目标是要实现最低能耗下的高膜通量，因此如何控制水处理膜工艺的膜污染问题，

提出相应的防制措施成为该领域内的研究重点。

1.膜污染机理

*

项目来源：国家水体污染控制与治理科技重大专项（2008ZX07421-003）

**

通讯作者：刘宏远，lhyzyy@ ，地址：浙江工业大学建筑工程学院，310014

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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。膜表面粗糙度的增加会使膜表面吸附污染物的可能性增加，增加了膜表面孔的吸附，导致的膜孔堵塞，但同时也增加了膜表面的扰动程度，阻碍了污染物在膜表面的形成，减少了膜孔对污染物质的机械截留所导致的膜孔堵塞，因此膜表面

粗糙度对膜孔堵塞的影响是两方面效果的综合体现。 2.2 运行条件的影响

运行条件如曝气强度影响、间歇出水、污泥龄、水力停留时间、膜面速度等[6]等对控制

中

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