MBR膜污染的影响因素

MBR膜污染的影响因素有哪些？

6.3.1 运行条件的影响

MBR 的操作条件主要包括进水水质、污泥龄、污泥负荷、曝气量、反应器结构、操作压力、温度、抽吸时间等。反应器温度的变化会影响活性污泥过滤性能。Magara 等的实验结果表明，温度升高1C可引起膜通量增加 2%。他们认为这是由于温度变化引起料液黏度的变化所致。张寿通研究不锈钢金属膜生物反应器处理高温酒厂废水的反应器性能、污泥性质、膜污染等的实验过程中发现:实验温度从30C开始，以5C或10C为梯度逐渐升温，最后到80C，随着温度的升高，污泥活性降低，微生物多样性减小;同时，随着温度的升高，污泥沉降性变差溶解性胞外聚合物EPS(Extra-cellular Polymeric Substances) 或解性有机物SMP (Soluble Microbial Product)、上清液悬浮固体颗粒浓度增大，污泥粒径减小，导致污泥混合液过滤性能变差，最终引起严重的膜污染。有机负荷对MBR运行情况影响的研究发现，高负荷反应器[1.5gTOC/(L·d) 在运行 40天后其抽吸压力迅速上升、膜通量迅速下降，即使清洗也无法使其恢复;而低负荷反应器[0.5gTOC/(L·d)] 运行120 天后抽吸压力变化不大。

大量研究表明污泥龄 SRT 是影响膜生物反应器膜污染的重要操作参数之一。Zhang等[2]研究了 SRT分别在 10d 和 30d 的膜污染情况，结果表明:在 SRT为 10d 时，稳定MLSS浓度为 5000~6000mg/L;SRT为30d 时，稳定MLSS浓度为8500~10000mg/L.在SRT为10d时，污泥混合液中小颗粒物以及上清液中SMP 和多糖类 EPS高于其在 SRT为 30d时的数值。

同时，SRT 为10d 时的可持续通量或临界通量要低于 SRT 为 30d 时的数值。Lee 等研究了污泥龄 (SRT=20d、40d 和60d) 对膜污染的影响，发现 SRT 增加时膜污染总阻力也随之增大，而且当 SRT=20d 时污泥中溶解性有机物和胶体颗粒对膜污染的贡献很大。即在 SRT 较小时，膜生物反应器中的污泥上清液对膜污染阻力的影响很大。然而，Chang等[3]的研究结果却截然相反，随着SRT(SRT-3d、8d、33d)的增大，膜污染阻力减小。他们认为 SRT 增大时，污泥混合液中 EPS 的含量增加，使得膜表面的滤饼阻力增加，从而加剧膜污染。

MBR膜面流速的增加可以增大膜表面水流扰动程度，改善污染物在膜表面的积累，提高膜通透量。其影响程度根据膜面流速的大小、水流状态(层流或紊流)而异。然而，膜面流速并非越高越好，膜面流速的增加使得膜表面污染层变薄，有可能会造成不可逆的污染。Ueda 等研究考察了一体式 MBR 曝气对膜表面滤饼层去除和膜抽吸压力的影响，并得出曝气量是影响膜过滤性能的关键因素。曝气对滤饼的去除效果由流体湍动程度决定Gui[4]等用正交实验法研究了曝气强度、膜初始通量、抽吸时间、停抽时间等操作参数对膜污染的影响，并用过膜压力的上升速率表示膜污染程度。研究结果表明，膜初始通量对过膜压力的影响最为明显，且存在一临界通量;在高污泥浓度时，曝气强度对过膜压力有较大景响;抽停时间对过膜压力也有一定程度的影响。

此外，曝气量对活性污泥中溶解性 EPS结合态 EPS和絮体总聚合物的浓度和组成有一定的影响。研究发现，随着曝气量的增加溶解性 EPS的浓度增大而其蛋白质/多糖比例减小，但对于结合态 EPS 和絮体总聚合物来说，其浓度和蛋白质/多糖比例都随曝气量的增大而减小。而随着曝气强度的增大，气、水两相的紊动性增大，进而使得临界通量也不断增大，这是延长微滤膜稳定运行的方法。另外，反应器进水水质、进水组成、进水浓度等也会在一定程度上影响 MBR 膜污染趋势。反应器进水不但直接影响污泥上清液中溶解性有机物的浓度，而且会影响污泥性质，进而影响膜污染。目前，已有研究表明，反应器进水的高含盐量会导致严重的膜污染，需要频繁的膜清洗。

大连理工大学纪磊[5]等采用平行实验方法研究了进水限氮、进水限磷和进水正常3种进水对 MBR膜污染的影响，发现进水限氮时，污泥混合液中溶解态 EPS 和结合态EPS的多糖要明显高于进水正常和进水限磷时的多糖数量。同时，3个MBR 污泥中的丝状菌相对数量和污泥的相对疏水性的大小顺序为进水限氮>进水限磷>进水正常。初始通量或抽吸压差是决定膜污染的重要因素，由此将 MBR 通量划分为3个水动力学操作区:超临界区、临界区和次临界区。在临界区以下，膜污染较为缓慢。MBR 在低于临界通量下操作时，较低的操作压力可以避免不可逆的膜污染，有利于保持稳定的膜通量，减少膜的清洗频率，从而降低操作费用。超过临界通量就会发生严重的膜污染，过膜压力TMP 迅速增大;通量降低后，过膜压力会发生滞后现象。即如果初始通量高于临界通量，膜会发生不可逆污染现象。降低起始压力或初始膜通量可以减缓膜通量下降的速率，膜组件在固定膜通量下运行要优于在固定操作压力下运行。[6]