MBR膜汙染機理及控製因素！

　MBR在汙水處理已（yǐ）經得到了廣泛且成熟的應用，因為（wéi）MBR替代了二沉池，能夠保證出水SS和高汙泥（ní）濃度，省去了很多汙師在運營中的（de）一些（xiē）煩惱，但是，膜汙染問題也（yě）一（yī）直（zhí）困擾著（zhe）MBR的（de）發展及運行！
　　1、膜汙（wū）染的（de）定義
　　膜汙染通常是指混（hún）合液中的物質在膜表麵（外部）和膜孔內（內部）吸附聚集，造成膜孔堵塞並促使孔隙率變小，引（yǐn）起膜通量的衰減（jiǎn）和過濾壓力升高的過程。
　　在膜過濾的操（cāo）作中，水（shuǐ）分子和細小物質不斷透（tòu）過膜，同時一些物（wù）質被膜截留而（ér）堵塞膜孔或在膜表麵（miàn）沉積，從而造（zào）成膜汙（wū）染。可以說，是膜截留導致了膜汙染。膜汙染的直接（jiē）表現，就是膜通量的下降（jiàng）或者操作壓力（lì）的升高。
　　活性汙泥混合液體係中存（cún）在的營養基質、菌膠團、微生物細胞、細胞碎（suì）片、微生物代謝產物（EPS、SMP）以及各種有機、無機溶解性物質等都對（duì）膜汙染有貢獻。
　　膜汙染的發（fā）展通常可分（fèn）為3階段（也有2階段說（shuō）法）：
　　（1）初始汙染：發生在膜（mó）係統投入運行的初期，膜麵與混合液（yè）中的膠體、有機物等發生強烈（liè）的相互作用，汙染方式有粘附、電荷（hé）作用、膜孔（kǒng）堵（dǔ）塞等。錯（cuò）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麵上，而小於膜（mó）孔徑的物質會在膜孔中（zhōng）吸附，通過濃（nóng）縮、結晶沉（chén）澱和生長繁殖的作用造成膜汙染。
　　（2）緩慢汙染（rǎn）：初期膜表麵光滑，大顆粒物質不容易（yì）附著，主要由EPS、SMP、生物膠體等黏（nián）性物質通過吸附橋架、網捕等作用吸附在膜表麵（miàn）形成（chéng）凝膠層，造成膜過濾阻力的（de）緩慢上升，對混合液中的汙染物的截留性（xìng）能會有（yǒu）增強。凝膠層的汙染是不可避免的，帶來的（de）影響是膜（mó）阻力（lì）的緩慢上（shàng）升。在恒流操（cāo）作中表現（xiàn）為（wéi）TMP的緩慢上升，在恒壓模式中（zhōng）表現（xiàn）為通量的緩慢衰減。
　　（3）快速汙染：第2階段形成（chéng）的凝膠層在持續的過濾壓差和透水流的作用下，隨著汙染物的沉積逐漸密實，導致膜汙染從（cóng）量（liàng）變到（dào）質變，混合液中的絮體迅（xùn）速在膜（mó）表麵聚（jù）集並形成汙泥濾（lǜ）餅，跨膜壓差快速上升。
　　凝膠層的汙染是不可避免的，帶來的影響是膜阻力的緩慢上升。在恒流操作中表現為TMP的（de）緩慢上升，在（zài）恒壓模式中表（biǎo）現為通量的緩慢衰減（jiǎn）。一（yī）旦大量的汙泥絮體在膜麵沉積而形（xíng）成的泥餅層，係統基本（běn）是無法正（zhèng）常運行的。MBR運維過程的主要需要注意（yì）的幾點就是（shì）延緩凝膠層汙染（保持好的水力條件，原位清洗，控製膜汙染（rǎn）發展速率，延（yán）長（zhǎng）緩慢汙染的運行時間），控製泥餅層汙染（快速汙染）。
　　2、膜汙染的類型
　　（1）按汙染物質成分分類
　　有（yǒu）機（jī）汙染
　　主要來（lái）源於混合液中的（de）大（dà）分（fèn）子有機物（多糖、蛋白質等（děng）），腐殖酸類，微生（shēng）物絮體、細胞碎片等。其中溶解性有機物SMP、EPS雖然對於MLSS來說占比非常低，但是它們所造成的膜汙染（rǎn）占到26%-52%。微生物在膜孔內及膜表麵生長、吸附作用也是（shì）膜汙染（rǎn）的重要因素。
　　無機汙染
　　由金屬鹽類，無機鹽離子架橋作用形成。膜的常見無機汙染主要是鈣、鎂、鐵、矽等的碳酸鹽、硫（liú）酸鹽及矽酸鹽的結垢物質，其中碳酸鈣、硫酸（suān）鈣、氫氧化鎂較多。
　　（2）按汙染物的性質分類
　　可逆汙染（暫時汙染）：能夠最終靠一定（dìng）的水力措施進行（háng）去除膜（mó）汙染；如通過清水反洗、曝氣抖動可以去除的。
　　不可逆汙染（長期汙染）：不能通過水力清洗措施去除（chú）的膜汙染，能夠最終靠用氧（yǎng）化（huà）劑、酸、堿、還原（yuán）劑等清洗進行去除的。
　　可逆和不可逆，都是（shì）可以洗出來的（de）。任何清洗手段都洗不出來的就叫（jiào）不可恢複性汙染。
　　（3）按汙染物的位置分類
　　混合液中的物料在膜孔內吸附、濃縮結晶、聚集形成的叫（jiào）內部汙染；在膜表麵的聚集和沉積形成的叫外（wài）部汙染。
　　3、膜汙染的影響因素及其控製（zhì）
　　膜（mó）汙染的形成重（chóng）要的因素有：膜固有性（xìng）質、混合液性（xìng）質和係統運（yùn）行環境，控製及解決膜（mó）汙染也應該從這三方麵采取相應的（de）措施。
　　（1）膜（mó）的（de）固有（yǒu）性質
　　膜的物理及其化學性能是由膜材料決定的，膜在混合液中的抗汙染（rǎn）能（néng）力與其材料有關。有研究表明膜的親水性對抗汙染能力有（yǒu）很重要的影響。在有機膜材料中，有的是親水性材質如PAN，大（dà）多數均為疏水性材質（zhì），像PVDF、PE、PS等。疏水性有（yǒu）機材料（liào）在應用時必須進行（háng）親水性改造，由於（yú）改（gǎi）造工藝的差異，親水性（xìng）在使用（yòng）的過程中的流失就有了快慢（màn）之分。
　　此外，膜抗汙染能力還（hái）與膜表麵粗糙度、膜表麵（miàn）電荷、膜孔（kǒng）徑等均有關係。一（yī）般來說，能夠最終靠選擇親水性更好的膜材料，改（gǎi）善膜表麵的粗糙度，選用與混（hún）合液電位相（xiàng）同的膜材料和合適的膜孔徑來改善膜抗汙染的能力。
　　無機膜如陶瓷膜：以氧化鋁、碳化矽、氧化鈦（tài）、氧化鋯等為原（yuán）料，高溫（wēn）燒結而成，在通量、強度、化學穩定性方便比有機（jī）膜具有明顯的優勢。
　　（2）混合液的性質
　　膜汙染很大程度是膜與混（hún）合液之間的相互作用的影響結果，混合液（yè）的（de）性質包（bāo）括汙（wū）泥濃度和（hé）黏度、顆粒分（fèn）布、溶解性有機物濃度（dù）、微生物代謝產物濃度等。
　　汙泥濃度較低時，汙泥對（duì）有機物（wù）的吸附降解能力不足，混合（hé）液中有機物濃度增加，膜孔（kǒng）堵（dǔ）塞嚴重，濃差極化引起膜表（biǎo）麵（miàn）溶質的濃度顯著提高易形成凝膠層，導致（zhì）過濾阻力增加；當汙泥濃度高於一定（dìng）值時，EPC濃度（dù）增加，汙（wū）泥黏度增長快速，黏度對膜通量和混合液中氣泡大小（xiǎo）都會產生影響，汙泥易在膜（mó）表麵沉積，形成較厚的汙泥層。一般認為汙泥濃度存在一個臨界值，當汙泥濃度高於該值時，對膜通量將產生不利影響，所以（yǐ）可以再一（yī）次進行選擇汙泥濃度控製在合適的範圍內來有（yǒu）效的控製膜汙染。汙（wū）泥膨脹（zhàng）和汙泥細碎易引起嚴重（chóng）的膜汙染。
　　另MBR工藝的進水水質對混合液組分也有較大的影響，有必要進行某些（xiē）特定的程（chéng）度（dù）的預處理，比如：毛發垃圾物質會纏繞（rào）模式，造成膜組（zǔ）件積泥從而導致膜汙染，需要在進（jìn）入（rù）好氧生化前采用不同的細膜格柵去除；泥砂（shā）等硬度較大的（de）顆粒可能會損傷膜絲，需要采用（yòng）沉砂池（chí）去除；油類對膜絲造成無法清洗的汙（wū）染，超過要求需要通過隔油、氣浮等去除；無機物：可能在膜表麵（miàn）析出、結（jié）垢，堵塞膜孔。可通過絮凝沉澱（diàn）或調整pH控（kòng）製其不析出。其它對膜有影響的特征（zhēng）汙染物，像有機溶劑、表麵活性劑、消泡劑、PAM、硬度、堿度、溫度，這些在詳細情（qíng）況中要特別（bié）注意。
　　（3）係統運行環境
　　次臨界通量
　　臨界通量（liàng）的定義為，存在這（zhè）樣一個通量，當通量大於此值時，TMP增加明顯；而當通量小於此值時，TMP保持穩定不變。這（zhè）個概念能夠在一定程度上幫助91成人版在膜通量最大化和膜汙染有效控製之間（jiān）找一個參考點。在膜組（zǔ）件的實際運行中，將運行通量高（gāo）於臨界通量時稱為超臨界通量操作，運行通量小於臨界通（tōng）量時稱為次臨界通（tōng）量操作。在實際應用中（zhōng），必須選擇正真適合的運（yùn）行（háng）通量。此運行通量值在次臨界的範圍，有時候運行通量僅為臨界通量的50%左右。當然，膜（mó）汙染在長期運（yùn）行的MBR中，即使采用次臨（lín）界通量操（cāo）作（zuò）模（mó）式，其TMP也是（shì）逐漸增加（jiā）的。
　　合理的曝氣
　　在MBR中，曝氣的目的除了為微生物供氧以（yǐ）外，還使上升的氣泡及其產生的擾動水流清洗（xǐ）膜表麵和阻止汙泥聚集，以保持膜通量（liàng）的穩定。同時氣泡與膜纖維碰撞產生的（de）抖動作（zuò）用甚至使膜纖維之間互相摩擦，可加速膜麵沉積物的脫落，利於膜汙染（rǎn）的緩解。曝氣過（guò）大時，會導致膜表麵沉積的顆粒粒徑減小，使濾（lǜ）餅的結構（gòu）更加（jiā）致密，從而（ér）使膜過濾阻力增（zēng）加；相（xiàng）反的，曝氣量過小時，擾動（dòng）削弱，汙染會加重，因此要選（xuǎn）擇正真適合的曝氣量。
　　運停交替
　　根據膜汙染的3階（jiē）段理論，膜表（biǎo）麵的汙染形成需要一個過程。首先（xiān），汙染物會在膜表（biǎo）麵吸附、沉積、聚集（jí），采用間歇抽（chōu）吸（xī）的操作模式旨在（zài）通過定期的停止膜過濾，以使沉積在膜表麵的汙泥在曝氣和（hé）水流所造成的剪切力作用（yòng）下從膜表麵（miàn）脫落下（xià）來，使膜的過濾性能得以恢複。一般抽吸時間越長，懸浮固體在膜表麵積（jī）累的程度越大；停止的時間越長，膜表麵沉積汙泥脫落越（yuè）徹底，膜過濾性能也能恢複越多。原則（zé）上應根據膜廠家的推薦及實際工程的運行來確定符合自身特點的運停交替方式。