MBR膜污染形成機(jī)理及控制
膜污染問題是影響膜生物反應(yīng)器(MBR)技術(shù)推廣使用的一大障礙。本文通過對(duì)MBR膜污染的形成機(jī)理及主要影響因素的分析研究，認(rèn)為造成膜通透性能降低及工藝運(yùn)行成本增加的主要污染因素是膜孔的堵塞和投膠層的形成，在膜過濾過程中，采用優(yōu)化選擇膜組件及運(yùn)行操作條件、改善污泥混合液的生化特性、確定臨界污泥濃度、膜清洗等方法可減少膜孔的堵塞，抑制凝膠層的形成，有效的控制膜污染。
膜生物反應(yīng)器 (Membrane Bio-reactor MBR)是將膜分離技術(shù)與生物反應(yīng)原理相結(jié)合而開發(fā)的一種新型污水處理工藝。與傳統(tǒng)工藝相比具有固液分離效果好、生物反應(yīng)器內(nèi)生物量高、污泥產(chǎn)量低、出水水質(zhì)好、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。但是在膜分離過程中出現(xiàn)的膜污染嚴(yán)重的影響了膜的通透性能，增加了工藝的運(yùn)行成本，已成為影響該技術(shù)推廣使用的一個(gè)關(guān)鍵問題。因此，有必要對(duì)MBR膜污染的形成機(jī)理及主要影響因素進(jìn)行分析并研究相關(guān)控制方法，以期為推廣該項(xiàng)新技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用創(chuàng)造條件。
1、 MBR膜污染的形成機(jī)理
所謂膜污染是指處理物料中的微粒、膠體顆粒以及溶質(zhì)大分子由于與膜存在物理、化學(xué)作用或機(jī)械作用而引起的在膜表面或膜孔內(nèi)吸附和沉積造成膜孔徑變小或堵塞，使膜通量及膜的分離特性產(chǎn)生變化的現(xiàn)象。造成MBR膜污染的直接物質(zhì)來源是生物反應(yīng)器中的污泥混合液，成分包括微生物菌群及其代謝產(chǎn)物、廢水中的大小有機(jī)分子、溶解性物質(zhì)和固體顆粒等。通常，在MBR膜過濾過程中，膜污染的形成機(jī)理主要有以下幾種:
1.1.1 小于膜孔徑的顆粒物質(zhì)在膜孔中吸附，通過濃縮、結(jié)晶、沉淀及生長等作用使膜孔產(chǎn)生不同程度的堵塞，造成膜污染。
1.1.2 料液中的懸浮物、膠體物質(zhì)及微生物被膜攔截，物質(zhì)間通過吸附、架橋、網(wǎng)捕等作用結(jié)合在一起，在膜表面沉積形成沉積層，降低膜通量，造成膜污染。
1.1.3 膜穿透壓力及膜孔的堵塞造成膜表面出現(xiàn)濃差極化現(xiàn)象，當(dāng)達(dá)到極限濃度后，溶解性難降解小分子有機(jī)物析出 并與污泥混合液懸浮固體 (MLSS)結(jié)合在膜表面形成凝 膠層，造成膜污染。
2 、MBR膜污染控制的關(guān)鍵方法
2.1 膜組件的優(yōu)化設(shè)計(jì)
膜組件的優(yōu)化設(shè)計(jì)包括膜材質(zhì)、膜結(jié)構(gòu)型號(hào)的優(yōu)化選擇、膜組件的合理布置等。膜材質(zhì)具體的選擇方式應(yīng)根據(jù)料液特性來決定，對(duì)于有機(jī)膜來說，膜通常是由高分子材料作成，其本身帶有荷電基團(tuán)，根據(jù)同性相斥原理，選擇和料液顆粒物電荷相同的材料制作膜組件可減少膜對(duì)污染物的吸附。疏水性膜比親水性膜更容易吸附料液中的物質(zhì)造成污染，宜選擇親水性膜材料制作膜組件。對(duì)于膜結(jié)構(gòu)來說，一般對(duì)稱結(jié)構(gòu)較不對(duì)稱結(jié)構(gòu)更易堵塞，中空纖維比雙皮層膜抗污染能力強(qiáng)。膜組件的布置方式應(yīng)結(jié)合水力形態(tài)的特征綜合考慮，合理確定膜組件與空氣擴(kuò)散器之間的距離，以保證在一定瀑氣量下獲得較高的液體上升速率，減少污泥層在膜面的積累。
2.2 改善污泥混合液的生化特性
在MBR污泥混合液中投加活性炭粉末形成生物活性污泥(BAG)，可降低反應(yīng)器中胞外聚合物(EPS)的濃度，減少凝膠層的析出。J.S. Kim等將MBR普通活性污泥與投加了活性炭粉末的活性污泥的上清液中的EPS作了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)從投加活性炭粉末的活性污泥上清液中萃取的EPS的蛋白和多糖的含量比普通活性污泥的減少了50%。活性炭粉末的加入改變了微生物的生理特性，抑制了EPS的釋放并且使污泥絮體可壓縮性減少，凝膠層難以形成，因此可以通過改善污泥混合液的生化特性來抑制凝膠層的形成。
MBR膜污染形成機(jī)理及控制
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