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MBR膜污染产生途径及影响因素

浏览量:5838 发布时间:2019-01-29


  膜污染产生途径
  对于膜感染形成途径有很多不同的讨论,大致可以将膜污染的污染来源分为三个部分,分别是:
  1.滤饼层。主要是水透过膜时,被截留下来的部分活性污泥和胶体物质,在跨膜压差和透过水流的作用下堆积在膜表面,形成膜污染。这一过程属于可逆污染,通常可以通过(tōng guò)水力清洗等定期清洗来清除污染;
  2.溶解性有机物。膜生物反应器膜分离技术与生物处理技术有机结合之新型态废水处理系统。以膜组件取代传统生物处理技术末端二沉池,在生物反应器中保持高活性污泥浓度,提高生物处理有机负荷,从而减少污水处理设施占地面积,并通过保持低污泥负荷减少剩余污泥量。主要利用沉浸于好氧生物池内之膜分离设备截留槽内的活性污泥与大分子有机物。膜生物反应器系统内活性污泥(MLSS)浓度可提升至8000~10,000mg/L,甚至更高;污泥龄(SRT)可延长至30天以上。有机物的来源主要是微生物的代谢产物,由于浓差极化在膜表面形成凝胶层,也可在膜内微孔
  表面被吸附而堵塞孔道,使膜通量下降。
  3.微生物污染。膜面和膜内的微孔中有微生物所需的营养物质,因而不可避免的会有大量微生物滋生。
  膜污染过程特征
  MBR内微生物生长分为有机大分子物质吸附膜组件阶段、初期粘附(to adhere)阶段、群集生物生长阶段和形成生物膜四个阶段,鉴于此,膜污染过程一般可分为三个阶段:阶段:初始污染阶段。这一阶段的污染是不可避免的。污染的引起主要是由于膜材料与污泥混合液中污染物的相互作用而引起的。第二阶段:缓慢污染阶段。这一阶段主要与运行通量的选择有关,在临界通量下运行。这一阶段主要是由于污泥混合液中的溶解性物质,胶体物质引起的。第三阶段:快速污染阶段。污染受膜通量的影响(influence),在超临界通量下运行,污泥在膜表面有沉积;这一阶段产生可能(maybe)的原因主要有两方面,一是膜孔阻塞造成实际通量大于临界通量;或者是由于膜组件通量的不均匀性,使得局部通量大于临界通量。
  膜污染的影响因素
  膜感染的影响因子复杂多样,膜生物反应器中膜污染因子主要来自三个方面:膜的性质、操作条件和活性污泥混合液性质。
  膜的性质
  与膜感染有关的膜性质主要有:膜材料品质、膜孔径大小、孔隙率、电荷性质、粗糙度和亲/疏水性质等。含油废水具有高CO
  D、BOD,易燃易氧化的特点,因此在膜材料的选择上更应该保证其耐氧化,耐污染等性质。中空纤维膜纺丝机通过膜技术进行水处理,应用于制药、酿造、餐饮、化工、市政污水回佣、医院、小区污水会用、造纸等生产生活污水处理。膜分离技术是一种广泛应用于溶液或气体物质分离、浓缩和提纯的分离技术。膜壁微孔密布,原液在一定压力下通过膜的一侧,溶剂及小分子溶质透过膜壁为滤出液,而大分子溶质被膜截留,达到物质分离及浓缩的目的。膜分离过程为动态过滤过程,大分子溶质被膜壁阻隔,随浓缩液流出,膜不易被堵塞,可连续长期使用。膜性质主要包括(bāo kuò)膜材料品质和电荷性质等。其中膜材质主要包括膜的孔径大小、孔隙率;电荷性质包括粗糙度和亲\疏水性质。而膜材料的分子结构决定了膜表面的电荷性、亲水性、疏水性,膜表面的孔径大小及其分布和膜的孔结构等。随着膜孔径的增大膜的污染度增大,即孔径小的膜受蛋白污染的程度低,抗污染性能好;同时亲水性好的膜,膜表面受蛋白的污染轻孔径小的膜内吸附污染轻,因而较孔径大的膜抗污染性能好。Choo等研究(research)了厌氧膜生物反应器中不同膜材料的污染情况(Condition),发现膜污染以外部污染为主,即有机物在膜面的吸附,无机物在膜面的沉积以及微生物在膜面的粘附。研究结果表明,在同样运行条件下,聚偏氟乙烯膜的污染趋势明显小于聚砜膜、纤维素膜,而且膜孔径在0.1µm附近时消化液对膜的污染趋势最小。Shimizu等研究了膜生物反应器中膜孔分布在0.01-1.6µm的一系列膜的过滤性能,结果表明孔径分布在0.05-0.2µm的膜具有更大的通量。
  操作条件
  膜生物反应器的操作条件主要包括(bāo kuò):进水性质、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。通过研究考察膜生物反应器曝气对膜表面滤饼层去除和膜抽吸压力的影响,得出曝气量是影响膜过
  滤性能的关键因素。膜生物反应器膜分离技术与生物处理技术有机结合之新型态废水处理系统。以膜组件取代传统生物处理技术末端二沉池,在生物反应器中保持高活性污泥浓度,提高生物处理有机负荷,从而减少污水处理设施占地面积,并通过保持低污泥负荷减少剩余污泥量。主要利用沉浸于好氧生物池内之膜分离设备截留槽内的活性污泥与大分子有机物。膜生物反应器系统内活性污泥(MLSS)浓度可提升至8000~10,000mg/L,甚至更高;污泥龄(SRT)可延长至30天以上。曝气对滤饼的去除效果由流体湍动程度决定,它一方面决定于曝气量,另一方面决定于曝气强度。SRT的延长导致(cause)反应器内污泥浓度的增加,微生物(Micro-Organism)的内源呼吸加剧,加快膜污染的速率;进水组成中限氮或限磷均会加重膜的污染,尤以限氮时更为严重.系统(system)中缺氮或缺磷时,污泥中丝状菌的相对含量增加.丝状菌把颗粒状污泥捆扎、束缚在其立体网状结构中,滤层结构变得更加致密,孔隙度减小,增加了膜污染阻力。
  活性污泥混合液性质
  膜生物反应器中的膜污染物质的来源是活性污泥混合液。而混合液的性质包括污泥浓度、污泥颗粒大小、污泥表面电荷、混合液所含胶体粒子及溶解性有机物等。研究结果表明,污泥浓度不仅影响污染物的去除效果,还影响膜组件的产水量,膜组件的产水量与污泥浓度的对数值呈线性负相关,即污泥浓度越大,膜污染越严重。Lim等研究了两种不同粒径分布的活性污泥对一体式膜生物反应器膜污染的影响,发现大粒径的颗粒污泥对膜的污染程度远低于小粒径污泥。Choo等认为混合液中无机污染物2MgPO4.6H2O和微生物细菌一并沉积(sedimentation)并吸附在膜表面,形成粘附(to adhere)性很强,限制(limit)膜通量的凝胶层。Nagaoka等认为膜生物反应器中胞外聚合物既在曝气池中积累,也在膜表面上积累,会引起混合液493粘度和膜过滤阻力的增加。随着混合液中EPS的增加,膜污染速度加快。

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