MBR膜的特点和膜通量分析及优化

一、MBR膜概念和特点

膜生物反应器（MembraneBioreactors，简称MBR）是于20世纪初出现，于20世纪60年代后得到迅速发展的一种分离新技术。它是将MBR膜高效分离技术与生物降解作用相结合一种新型、高效的污水处理技术。MBR膜利用膜分离技术替代二沉池进行固液分离，可同时实现水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）的分别控制，具备出水质量高、运行效果稳定、占地小、污泥浓度高且高效、节能、环保等特征。膜分离技术早期应用于微生物发酵工业，随着材料科学的发展与制膜水平的提高，其应用领域不断扩大，已经涉及到食品加工、化工、冶金、医疗废水处理等多个领域。MBR处理技术不仅能有效减轻制药废水、工业废水、电子废水、医疗废水、屠宰废水等造成的环境污染，还对城市经济的可持续性发展具有重要的经济效益、环境效益和社会效益。

中空纤维帘式膜

作为一种将活性污泥法与高效膜分离技术结合的新型水处理技术，MBR工艺依赖于膜本身的过滤功能，将活性污泥滞留在生物反应器之内，利用好氧菌等微生物实现对污染物的分解与吸收，达到清洁污水的目的。但在实际应用过程中，由于多种因素的限制，MBR膜通量的下降也会导致膜本身的净化功能受到严重的影响。这一方面会影响膜本身的使用寿命，另一方面也不利于污水治理工作的有序开展。MBR膜一旦受到严重污染，将会影响整个工艺的运行效果，因此应结合各水质的特点，寻找有效方法减轻膜污染、保证膜的使用寿命、维持膜生物反应器的正常运转将是一项长期任务。

二、MBR膜通量下降的原因分析

1、 生物污染

由于MBR膜长期浸泡在活性污泥中，在复杂的环境下难免会滋生出各种微生物。同时系统内部的污泥存储时间较长，污泥本身的颗粒以及沉降性都不够理想，这就容易造成生物黏泥现象，继而导致膜本身所承受的阻力较高。同时处理液中也存在有残余的BOD物质，在长期的反映过后，也会在膜的表面滋生出大量的微生物，这也是膜通量下降的重要原因。对于活性污泥本身而言，其自身浓度以及黏度较高，也容易造成依附在膜丝表面而不易被洗掉的情况出现；

2、无机污染

无机污染实际上是指液体中所存在丰富无机盐物质使得膜表面出现结垢现象，在实际应用中，尽管膜丝表面会形成一定的无机盐结垢，但是在清洗的过程中可以通过酸液或其他化学药剂浸泡去除，不会对膜通量造成功能性的影响；

3、进水油含量较高（有机污染）

就相关统计数据表明，MBR膜的系统进水油含量不应高于20mg/L，而就实际污水情况而言，造成膜污染的主要有机物为石油类物质，特别是一些不具有生物降解的重油以及污油。风机鼓出的风中也可能夹杂一定的油污。除此之外，在MBR的调试期间会出现跑油事故，尽管进入池内的油污多为轻质油，但是这部分油污也会对膜本身造成一定的污染。另外，很多大分子有机聚合物也会对膜本身造成一定的污染。进水中油含量的增加，会限制实际的清洗效果，而这对于膜本身的寿命与通量，也会造成严重限制；

4、系统膜组件设计不合理

系统膜组建的设计可能存在问题。MBR系统初始设计的曝气量，在膜柱的下端风管中，留有一个便于抖动风喷出的小孔。通过这个小孔抖动风实现对膜丝的吹扫，继而有效的摆脱污泥附着。在初始设计环节，可能出现设计不合理，导致抖动风在经过模柱底座时会出现流失的现象，由此所造成的风量不足以及风孔堵塞现象也是造成膜通过量受限的重要原因；

5、操作人员维护不到位

现场的操作人员与运行管理人员对于膜本身的保养维护认知不足，当MBR膜受到污染时，没有进行及时的更换和清洗，而当膜的污染愈来愈严重时，已经严重的影响了正常的工作需求。污染严重的膜组件，出现膜丝中间存有大量的活性污泥，这些污泥将膜丝团团围住，甚至致使MBR膜失去功能性，因此膜通量下降。

三、MBR膜通量优化措施

1、 缩短污泥龄

　　针对生物污染所造成的困境，可采取缩短污泥龄的方式进行优化。加强对膜区的排泥处理，确保污泥保持良好的沉降性。只有污泥自身的颗粒较大且活性较高时，才会降低对膜的粘附度，继而对生物污染起到理想的控制效果；

2、优化清洗方案

　　通过对膜污染分析报告的研究不难发现，“油”作为主要的污染物，在对清洗方案的制定过程中也需予以针对性的调整。例如可以使用百分之零点三浓度的次氯酸钠对其进行反洗作业，后将跨膜压差调至38Bar；用百分之零点三浓度的氢氧化钠进行反洗，将跨膜压差调至42Bar；用百分之一浓度的草酸对其进行反洗，将跨膜压差调节至35Bar等。比较不同反洗条件下的实际情况。将清洗完的膜进行投运，满足预期的效果后方可对全部的模组进行清洗；

3、调整膜池风量

　　针对膜组件抖动风设计不合理的问题，就膜区的风量进行适量的提升。同时就膜件底部的布封设施进行改进，将底座之下的筛网进行密封，避免风量的流失，其次进行定期的检查维护，就抖动风孔进行定期的清理；

4、优化工艺操作

　　控制膜池进水含油量应在25mg/L以下，结合生化池污泥的实际情况进行定期的排泥作业，以此来将污泥中未分解的油以及其他有机物质进行排除，进一步控制其对膜的污染。取消在线清水反洗的环节，避免因水质问题而对膜内部造成污染，就鼓风机的维修与维护作业予以关注，避免因其含有较多油量而使鼓送到系统内部中的风中含有油污。注重对现场作业人员的培训，必要时可邀请专门技术人员组织培训与见解。确保现场管理人员与操作人员能够相对全面的掌握MBR运行工艺的控制、操作要点和维护要求。

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