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MBR负责的工作

 MBR在污水处理已经得到了广泛且成熟的应用,因为MBR替代了二沉池,可以保证出水SS和高污泥浓度,省去了很多污师在运营中的一些烦恼,但是,膜污染问题也一直困扰着MBR的发展及运行!

1、膜污染的定义 

  膜污染通常是指混合液中的物质在膜表面(外部)和膜孔内(内部)吸附聚集,造成膜孔堵塞并促使孔隙率变小,引起膜通量的衰减和过滤压力升高的过程。 

  在膜过滤的操作中,水分子和细小物质不断透过膜,同时一些物质被膜截留而堵塞膜孔或在膜表面沉积,从而造成膜污染。可以说,是膜截留导致了膜污染。膜污染的直接表现,就是膜通量的下降或者操作压力的升高。 

  活性污泥混合液体系中存在的营养基质、菌胶团、微生物细胞、细胞碎片、微生物代谢产物(EPS、SMP)以及各种有机、无机溶解性物质等都对膜污染有贡献。

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膜污染的发展通常可分为3阶段(也有2阶段说法): 

  (1)初始污染:发生在膜系统投入运行的初期,膜面与混合液中的胶体、有机物等发生强烈的相互作用,污染方式有粘附、电荷作用、膜孔堵塞等。错流过滤的条件下,细小的生物絮体或胞外聚合物依旧能够依附在膜表面上,而小于膜孔径的物质会在膜孔中吸附,通过浓缩、结晶沉淀和生长繁殖的作用造成膜污染。 

  (2)缓慢污染:初期膜表面光滑,大颗粒物质不容易附着,主要由EPS、SMP、生物胶体等黏性物质通过吸附桥架、网捕等作用吸附在膜表面形成凝胶层,造成膜过滤阻力的缓慢上升,对混合液中的污染物的截留性能会有增强。凝胶层的污染是不可避免的,带来的影响是膜阻力的缓慢上升。在恒流操作中表现为TMP的缓慢上升,在恒压模式中表现为通量的缓慢衰减。 

  (3)快速污染:第2阶段形成的凝胶层在持续的过滤压差和透水流的作用下,随着污染物的沉积逐渐密实,导致膜污染从量变到质变,混合液中的絮体迅速在膜表面聚集并形成污泥滤饼,跨膜压差快速上升。 

  凝胶层的污染是不可避免的,带来的影响是膜阻力的缓慢上升。在恒流操作中表现为TMP的缓慢上升,在恒压模式中表现为通量的缓慢衰减。一旦大量的污泥絮体在膜面沉积而形成的泥饼层,系统基本是无法正常运行的。MBR运维过程的主要注意事项就是延缓凝胶层污染(保持好的水力条件,原位清洗,控制膜污染发展速率,延长缓慢污染的运行时间),控制泥饼层污染(快速污染)。

2、膜污染的类型 

  (1)按污染物质成分分类

   有机污染 

  主要来源于混合液中的大分子有机物(多糖、蛋白质等),腐殖酸类,微生物絮体、细胞碎片等。其中溶解性有机物SMP、EPS虽然对于MLSS来说占比非常低,但是它们所造成的膜污染占到26%-52%。微生物在膜孔内及膜表面生长、吸附作用也是膜污染的重要因素。


  无机污染 

  由金属盐类,无机盐离子架桥作用形成。膜的常见无机污染主要是钙、镁、铁、硅等的碳酸盐、硫酸盐及硅酸盐的结垢物质,其中碳酸钙、硫酸钙、氢氧化镁较多。


  (2)按污染物的性质分类 

  可逆污染(暂时污染):可以通过一定的水力措施进行去除膜污染;如通过清水反洗、曝气抖动可以去除的。 

  不可逆污染(长期污染):不能通过水力清洗措施去除的膜污染,可以通过用氧化剂、酸、碱、还原剂等清洗进行去除的。 

  可逆和不可逆,都是可以洗出来的。任何清洗手段都洗不出来的就叫不可恢复性污染。



     (3)按污染物的位置分类 

  混合液中的物料在膜孔内吸附、浓缩结晶、聚集形成的叫内部污染;在膜表面的聚集和沉积形成的叫外部污染。

合理的曝气 

  在MBR中,曝气的目的除了为微生物供氧以外,还使上升的气泡及其产生的扰动水流清洗膜表面和阻止污泥聚集,以保持膜通量的稳定。同时气泡与膜纤维碰撞产生的抖动作用甚至使膜纤维之间互相摩擦,可加速膜面沉积物的脱落,利于膜污染的缓解。曝气过大时,会导致膜表面沉积的颗粒粒径减小,使滤饼的结构更加致密,从而使膜过滤阻力增加;相反的,曝气量过小时,扰动削弱,污染会加重,因此要选择合适的曝气量。

系统运行环境

  次临界通量 

  临界通量的定义为,存在这样一个通量,当通量大于此值时,TMP增加明显;而当通量小于此值时,TMP保持稳定不变。这个概念可以帮助我们在膜通量最大化和膜污染有效控制之间找一个参考点。在膜组件的实际运行中,将运行通量高于临界通量时称为超临界通量操作,运行通量小于临界通量时称为次临界通量操作。在实际应用中,必须选择合适的运行通量。此运行通量值在次临界的范围,有时候运行通量仅为临界通量的50%左右。当然,膜污染在长期运行的MBR中,即使采用次临界通量操作模式,其TMP也是逐渐增加的。