MBR在污水處理已經(jīng)得到了廣泛且成熟的應(yīng)用笨墙，因?yàn)镸BR替代了二沉池，可以保證出水SS和高污泥濃度穿稳，省去了很多污師在運(yùn)營中的一些煩惱，但是睛榄，膜污染問題也一直困擾著MBR的發(fā)展及運(yùn)行询烤！那么針對這些問題稼炉，MBR操作人員究竟該怎么做？才能快速找到膜污染根源萌琉，并給予精準(zhǔn)打擊光樱，以此減少清洗頻率。
膜污染通常是指混合液中的物質(zhì)在膜表面（外部）和膜孔內(nèi)（內(nèi)部）吸附聚集椿笤，造成膜孔堵塞并促使孔隙率變小，引起膜通量的衰減和過濾壓力升高的過程题禀。在膜過濾的操作中鞋诗，水分子和細(xì)小物質(zhì)不斷透過膜，同時(shí)一些物質(zhì)被膜截留而堵塞膜孔或在膜表面沉積迈嘹，從而造成膜污染削彬。可以說秀仲，是膜截留導(dǎo)致了膜污染融痛。膜污染的直接表現(xiàn)，就是膜通量的下降或者操作壓力的升高。活性污泥混合液體系中存在的營養(yǎng)基質(zhì)雁刷、菌膠團(tuán)覆劈、微生物細(xì)胞、細(xì)胞碎片沛励、微生物代謝產(chǎn)物（EPS责语、SMP）以及各種有機(jī)、無機(jī)溶解性物質(zhì)等都對膜污染有貢獻(xiàn)目派。膜污染的發(fā)展通忱ず颍可分為3階段（也有2階段說法）：（1）初始污染：發(fā)生在膜系統(tǒng)投入運(yùn)行的初期，膜面與混合液中的膠體咧歪、有機(jī)物等發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用投篇，污染方式有粘附、電荷作用厦湘、膜孔堵塞等爸备。錯流過濾的條件下，細(xì)小的生物絮體或胞外聚合物依舊能夠依附在膜表面上哺里，而小于膜孔徑的物質(zhì)會在膜孔中吸附贵郎，通過濃縮、結(jié)晶沉淀和生長繁殖的作用造成膜污染眶昵。（2）緩慢污染：初期膜表面光滑，大顆粒物質(zhì)不容易附著欲广，主要由EPS拔衙、SMP、生物膠體等黏性物質(zhì)通過吸附橋架繁触、網(wǎng)捕等作用吸附在膜表面形成凝膠層栓稻，造成膜過濾阻力的緩慢上升，對混合液中的污染物的截留性能會有增強(qiáng)句惯。凝膠層的污染是不可避免的土辩，帶來的影響是膜阻力的緩慢上升。在恒流操作中表現(xiàn)為TMP的緩慢上升抢野，在恒壓模式中表現(xiàn)為通量的緩慢衰減拷淘。（3）快速污染：第2階段形成的凝膠層在持續(xù)的過濾壓差和透水流的作用下，隨著污染物的沉積逐漸密實(shí)指孤，導(dǎo)致膜污染從量變到質(zhì)變启涯，混合液中的絮體迅速在膜表面聚集并形成污泥濾餅，跨膜壓差快速上升恃轩。凝膠層的污染是不可避免的结洼，帶來的影響是膜阻力的緩慢上升。在恒流操作中表現(xiàn)為TMP的緩慢上升，在恒壓模式中表現(xiàn)為通量的緩慢衰減松忍。一旦大量的污泥絮體在膜面沉積而形成的泥餅層蒸殿，系統(tǒng)基本是無法正常運(yùn)行的。MBR運(yùn)維過程的主要注意事項(xiàng)就是延緩凝膠層污染（保持好的水力條件鸣峭，原位清洗宏所，控制膜污染發(fā)展速率，延長緩慢污染的運(yùn)行時(shí)間）迟伤，控制泥餅層污染（快速污染）窖升。主要來源于混合液中的大分子有機(jī)物（多糖娘型、蛋白質(zhì)等）呕瞎，腐殖酸類，微生物絮體铝矢、細(xì)胞碎片等婉肆。其中溶解性有機(jī)物SMP、EPS雖然對于MLSS來說占比非常低跪消，但是它們所造成的膜污染占到26%-52%衰惜。微生物在膜孔內(nèi)及膜表面生長、吸附作用也是膜污染的重要因素准魁。由金屬鹽類挤夕，無機(jī)鹽離子架橋作用形成。膜的常見無機(jī)污染主要是鈣卤竭、鎂沪么、鐵、硅等的碳酸鹽锌半、硫酸鹽及硅酸鹽的結(jié)垢物質(zhì)禽车，其中碳酸鈣、硫酸鈣刊殉、氫氧化鎂較多殉摔。可逆污染（暫時(shí)污染）：可以通過一定的水力措施進(jìn)行去除膜污染；如通過清水反洗记焊、曝氣抖動可以去除的逸月。不可逆污染（長期污染）：不能通過水力清洗措施去除的膜污染，可以通過用氧化劑遍膜、酸彻采、堿、還原劑等清洗進(jìn)行去除的捌归。可逆和不可逆肛响，都是可以洗出來的岭粤。任何清洗手段都洗不出來的就叫不可恢復(fù)性污染。混合液中的物料在膜孔內(nèi)吸附特笋、濃縮結(jié)晶惰衬、聚集形成的叫內(nèi)部污染；在膜表面的聚集和沉積形成的叫外部污染嗦休。
1、污泥混合液特性
膜生物反應(yīng)器中的膜污染物質(zhì)的來源是活性污泥混合液首捶，污泥混合液對膜的污染極為復(fù)雜鉴何。
胞外聚合物（EPS）和溶解性微生物產(chǎn)物（SMP）都是微生物代謝產(chǎn)物按冷，成分大致相同矢妄，它們對膜污染有著重要且復(fù)雜的影響，是MBR過程中***主要污染物芳乎。EPS濃度過高汇氛，會增大混合液粘度而不利于溶解氧的擴(kuò)散，使污泥系統(tǒng)充氧困難捍睡，從而影響菌膠團(tuán)的正常生理活動呛靡，從而使膜過濾阻力升高。而EPS含量過低唧取，會引起絮狀物分解铅鲤，從而對MBR的運(yùn)行不利。因此枫弟，存在一個(gè)***優(yōu)EPS值彩匕，使絮狀物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，并且不會引起高的膜污染趨勢媒区。研究發(fā)現(xiàn)大部分SMP分子量小于1KDa和大于10KDa，小分子量的溶解有機(jī)物掸犬，在通過膜的同時(shí)袜漩，易堵塞膜孔，造成膜污染湾碎，并成為出水中主要?dú)埩粲袡C(jī)物宙攻。同時(shí)，SMP的特性與組成也受到多個(gè)運(yùn)行參數(shù)影響介褥。一般來說座掘，MBR中SMP對膜的污染趨勢隨MLSS的增加，有機(jī)物載入量的下降柔滔，以及溶解氧的升高而減弱驳疚。MLSS濃度直接影響混合液粘度，粘度升高是MLSS上升引起混合液過濾性能下降的主要原因贞触，如果錯流速率或者曝氣強(qiáng)度不足以沖刷掉附著在膜表面的固體吻拼，將很快引起污染層的產(chǎn)生。混合液粘度受MLSS影響局权，MLSS濃度高于臨界值時(shí)，粘度隨固體濃度增加而指數(shù)升高菱戒。在中空纖維MBR中拒徐，混合液粘度影響氣泡大小，及纖維膜在反應(yīng)器中的靈活性慧跋。另外莽每，粘度升高會使溶解氧DO傳遞效率下降，低溶解氧濃度會加劇膜污染趨勢冠秉。許多研究結(jié)果表明污泥中親水性溶解有機(jī)物對膜污染的發(fā)生起到負(fù)面作用。然而视事，也有研究發(fā)現(xiàn)高疏水性絮狀污泥同樣會引起膜污染胆萧。污泥的疏水性和表面電荷都與胞外聚合物的組成和性質(zhì)以及絲狀細(xì)菌生長指數(shù)有關(guān)，絲狀細(xì)菌過量繁殖會產(chǎn)生大量俐东，使電勢下降跌穗，絮狀污泥形狀不規(guī)則，疏水性增強(qiáng)虏辫，導(dǎo)致嚴(yán)重的膜污染蚌吸。膜通量下降主要是由于2um左右的顆粒引起的砌庄。一般來說羹唠，顆粒尺寸越小，顆粒越易在膜面沉積娄昆，形成的沉積層也越致密佩微，透水性越小，故顆粒尺寸過小將加劇膜污染萌焰。盡管對膜污染沒有直接影響，但污泥沉降指數(shù)（SVI）能夠反映出混合液中的有機(jī)物質(zhì)的沉降性篱瀑。目前不能沉降的有機(jī)物質(zhì)止槽，如膠體，溶解有機(jī)物送县，被普遍認(rèn)為是膜的主要污染物質(zhì)揍久。操作條件直接或間接影響著膜污染和污泥的性質(zhì)和組成。實(shí)際結(jié)果表明饼痘，增加SRT可以減少SMP和EPS的產(chǎn)生，膜污染率也會隨之降低车管。但是全僧，過長的SRT會使污泥濃度過高，也會帶來過高的粘度并影響到傳質(zhì)和反應(yīng)器的流體力學(xué)还桶，導(dǎo)致更嚴(yán)重的膜污染公杰。一般城市污水處理中膜生物反應(yīng)器的SRT為5-20天。 雖然HRT對膜污染沒有直接影響许起，但是短HRT會給微生物提供更多的營養(yǎng)物質(zhì)，而使微生物快速生長菩鲜，導(dǎo)致MLSS濃度升高园细，并且使通量增加，從而會增大膜污染發(fā)生的可能接校。對比不同季節(jié)溫度不難發(fā)現(xiàn)，低溫期可逆污染更加嚴(yán)重蛛勉，高溫期不可逆污染發(fā)展更迅速鹿寻。MBR運(yùn)行pH范圍一般是6-9，范圍之外诽凌，反應(yīng)器中的硝化細(xì)菌會迅速減少毡熏，導(dǎo)致硝化作用受到抑制。當(dāng)pH值高于其臨界值時(shí)侣诵，膜污染迅速痢法，而當(dāng)溫度升高時(shí)，***大允許pH值就會降低杜顺。低濃度溶解氧會使細(xì)胞疏水性降低，而引起污泥絮體分解茫绅，當(dāng)DO低于1mg/l時(shí)，SMP含量急劇升高 闰袒。溶解氧也會影響EPS和SMP中成分組成咳综，在高溶解氧MBR體系中，蛋白和多 聚糖的比率也會升高悴觅，并且微生物群落組成會非常不同霍执。對于所有膜過程，通量的升高都會引起膜污染的加劇删摸。在通量的選擇與膜面積***小化莉紊，反沖洗和化學(xué)清洗時(shí)間間隔***小化之間取得平衡，也直接影響著運(yùn)行成本攀誓。 在分體式膜生物反應(yīng)器中，錯流速率（CFV）是快速改變膜透過性的方法之一坏榜。在高濃度和小孔徑膜的系統(tǒng)中坯苹，CFV的增大可以緩解污染物在膜表面沉積。但對于混合液顆粒物相對較大的情況下摇天，CFV的增強(qiáng)對通量升高沒有甚至相反的作用粹湃。浸沒式MBR工藝中曝氣起到非常重要的作用：a、通過曝氣提供溶解氧泉坐，供污泥中的微生物正常生長代謝为鳄；b、起到攪拌作用腕让，使污泥懸浮孤钦，在混合溶液中充分混合；c记某、使中空纖維膜組件膜絲疏松司训，并在膜表面產(chǎn)生剪切力，減少污染物在膜表面沉積液南，一定程度上防止膜污染的產(chǎn)生壳猜。3、膜的性質(zhì)與膜組件結(jié)構(gòu)小孔徑膜忿震，容易截留溶液中的污染物，在膜表面產(chǎn)生沉積層二娄，使膜阻力增加肚浴。這類污染一般屬于可逆污染，可以通過錯流苇恤、反洗淡碟、曝氣等物理方式去除，內(nèi)部污染較小供窝。大孔徑膜一步，在過濾初期膜孔堵塞較嚴(yán)重，隨著表面動態(tài)膜的形成百涕，截留作用開始提高率满。但是污染物易在膜孔表面和內(nèi)部產(chǎn)生沉積和堵塞茂禁，形成不可逆污染甚至不可恢復(fù)污染，成為長期運(yùn)行中造成膜性能下降夷呐，壽命減少的主要因素瞻窗。針對厭氧MBR中不同膜材料的污染情況悼做，研究表面在同樣運(yùn)行條件下疯特，聚偏氟乙烯（PVDF）膜的污染趨勢明顯小于聚砜膜（PS）和纖維素膜。值得一提的是贿堰，當(dāng)活性污泥有機(jī)物組分中存在與膜材料相似的聚合物時(shí)辙芍，不可逆污染物的成分取決于膜材料。膜表面粗糙度的增加使膜表面吸附污染物的可能性增加故硅，但同時(shí)也增加了膜表面的撓動程度，阻礙了污染物在膜表面的沉積纵搁，因此粗糙度對膜通量的影響是兩方面因素綜合作用的結(jié)果吃衅。4、親疏水性
膜材料的憎水性對膜污染也有很重要的影響腾誉，比較了憎水性超濾膜和親水性超濾膜徘层，得出憎水性超濾膜膜面更容易吸附溶解性物質(zhì)，表現(xiàn)出更大的易污染傾向利职。
目前趣效，改變膜疏水性的方式大多是對膜材料進(jìn)行改性。如改變孔徑大小撼盈，膜表面粗糙程度绊叙，添加無機(jī)材料在膜表面形成動態(tài)預(yù)涂層等。
膜污染的形成主要因素有：膜固有性質(zhì)夸营、混合液性質(zhì)和系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境，控制及解決膜污染也應(yīng)該從這三方面采取相應(yīng)的措施漾肩。膜的物理及其化學(xué)性能是由膜材料決定的贫介，膜在混合液中的抗污染能力與其材料有關(guān)。有研究表明膜的親水性對抗污染能力有非常重要的影響掘鱼。在有機(jī)膜材料中翠蓄，有的是親水性材質(zhì)如PAN，大多數(shù)均為疏水性材質(zhì)鸣拦，像PVDF抢纹、PE、PS等。疏水性有機(jī)材料在應(yīng)用時(shí)必須進(jìn)行親水性改造藏亲，由于改造工藝的差異，親水性在使用過程中的流失就有了快慢之分匪煌。此外责蝠，膜抗污染能力還與膜表面粗糙度、膜表面電荷萎庭、膜孔徑等均有關(guān)系霜医。一般來說，可以通過選擇親水性更好的膜材料驳规，改善膜表面的粗糙度肴敛，選用與混合液電位相同的膜材料和合適的膜孔徑來改善膜抗污染的能力。無機(jī)膜如陶瓷膜：以氧化鋁吗购、碳化硅医男、氧化鈦、氧化鋯等為原料捻勉，高溫?zé)Y(jié)而成镀梭，在通量、強(qiáng)度踱启、化學(xué)穩(wěn)定性方便比有機(jī)膜具有明顯的優(yōu)勢报账。膜污染很大程度是膜與混合液之間的相互作用的影響結(jié)果，混合液的性質(zhì)包括污泥濃度和黏度庵恨、顆粒分布迄帘、溶解性有機(jī)物濃度、微生物代謝產(chǎn)物濃度等诀烫。污泥濃度較低時(shí)榔况，污泥對有機(jī)物的吸附降解能力不足，混合液中有機(jī)物濃度增加卜锡，膜孔堵塞嚴(yán)重孽强，濃差極化引起膜表面溶質(zhì)的濃度顯著提高易形成凝膠層，導(dǎo)致過濾阻力增加歉赴；當(dāng)污泥濃度高于一定值時(shí)氮妆，EPC濃度增加，污泥黏度增長快速柄午，黏度對膜通量和混合液中氣泡大小都會產(chǎn)生影響匹溪，污泥易在膜表面沉積，形成較厚的污泥層爽咒。一般認(rèn)為污泥濃度存在一個(gè)臨界值玩冷，當(dāng)污泥濃度高于該值時(shí)，對膜通量將產(chǎn)生不利影響，所以可以選擇污泥濃度控制在合適的范圍內(nèi)來有效的控制膜污染秋茫。污泥膨脹和污泥細(xì)碎易引起嚴(yán)重的膜污染史简。另MBR工藝的進(jìn)水水質(zhì)對混合液組分也有較大的影響，需要進(jìn)行一定程度的預(yù)處理肛著，比如：毛發(fā)垃圾物質(zhì)會纏繞模式圆兵，造成膜組件積泥從而導(dǎo)致膜污染，需要在進(jìn)入好氧生化前采用不同的細(xì)膜格柵去除枢贿；泥砂等硬度較大的顆裂撑可能會損傷膜絲，需要采用沉砂池去除局荚；油類對膜絲造成無法清洗的污染超凳，超過要求需要通過隔油、氣浮等去除耀态；無機(jī)物：可能在膜表面析出轮傍、結(jié)垢，堵塞膜孔首装〔鄣浚可通過絮凝沉淀或調(diào)整pH控制其不析出。其它對膜有影響的特征污染物毛围，像有機(jī)溶劑页梁、表面活性劑、消泡劑沸恤、PAM队淳、硬度、堿度真稚、溫度千雏，這些在具體情況中要特別注意。（3）系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境臨界通量的定義為农帝，存在這樣一個(gè)通量误目，當(dāng)通量大于此值時(shí)，TMP增加明顯舆飒；而當(dāng)通量小于此值時(shí)轴私，TMP保持穩(wěn)定不變。這個(gè)概念可以幫助我們在膜通量***大化和膜污染有效控制之間找一個(gè)參考點(diǎn)能真。在膜組件的實(shí)際運(yùn)行中赁严，將運(yùn)行通量高于臨界通量時(shí)稱為超臨界通量操作，運(yùn)行通量小于臨界通量時(shí)稱為次臨界通量操作粉铐。在實(shí)際應(yīng)用中疼约，必須選擇合適的運(yùn)行通量。此運(yùn)行通量值在次臨界的范圍，有時(shí)候運(yùn)行通量僅為臨界通量的50%左右程剥。當(dāng)然劝枣，膜污染在長期運(yùn)行的MBR中，即使采用次臨界通量操作模式织鲸，其TMP也是逐漸增加的哨免。在MBR中，曝氣的目的除了為微生物供氧以外昙沦，還使上升的氣泡及其產(chǎn)生的擾動水流清洗膜表面和阻止污泥聚集，以保持膜通量的穩(wěn)定载荔。同時(shí)氣泡與膜纖維碰撞產(chǎn)生的抖動作用甚至使膜纖維之間互相摩擦盾饮，可加速膜面沉積物的脫落，利于膜污染的緩解懒熙。曝氣過大時(shí)档价，會導(dǎo)致膜表面沉積的顆粒粒徑減小，使濾餅的結(jié)構(gòu)更加致密囤乎，從而使膜過濾阻力增加靡黑；相反的，曝氣量過小時(shí)敢薄，擾動削弱帽惠，污染會加重，因此要選擇合適的曝氣量艇线。根據(jù)膜污染的3階段理論剧鹏，膜表面的污染形成需要一個(gè)過程。首先游鹿，污染物會在膜表面吸附盔惑、沉積、聚集义誓，采用間歇抽吸的操作模式旨在通過定期的停止膜過濾律坎，以使沉積在膜表面的污泥在曝氣和水流所造成的剪切力作用下從膜表面脫落下來，使膜的過濾性能得以恢復(fù)蟋定。一般抽吸時(shí)間越長粉臊，懸浮固體在膜表面積累的程度越大；停止的時(shí)間越長驶兜，膜表面沉積污泥脫落越徹底维费，膜過濾性能也能恢復(fù)越多。原則上應(yīng)根據(jù)膜廠家的推薦及實(shí)際工程的運(yùn)行來確定符合自身特點(diǎn)的運(yùn)停交替方式促王。
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