MBR膜污染形成機理及控制
膜污染問題是影響膜生物反應(yīng)器(MBR)技術(shù)推廣使用的一大障礙。本文通過對MBR膜污染的形成機理及主要影響因素的分析研究，認為造成膜通透性能降低及工藝運行成本增加的主要污染因素是膜孔的堵塞和投膠層的形成，在膜過濾過程中，采用優(yōu)化選擇膜組件及運行操作條件、改善污泥混合液的生化特性、確定臨界污泥濃度、膜清洗等方法可減少膜孔的堵塞，抑制凝膠層的形成，有效的控制膜污染。
膜生物反應(yīng)器 (Membrane Bio-reactor MBR)是將膜分離技術(shù)與生物反應(yīng)原理相結(jié)合而開發(fā)的一種新型污水處理工藝。與傳統(tǒng)工藝相比具有固液分離效果好、生物反應(yīng)器內(nèi)生物量高、污泥產(chǎn)量低、出水水質(zhì)好、占地面積小等優(yōu)點。但是在膜分離過程中出現(xiàn)的膜污染嚴重的影響了膜的通透性能，增加了工藝的運行成本，已成為影響該技術(shù)推廣使用的一個關(guān)鍵問題。因此，有必要對MBR膜污染的形成機理及主要影響因素進行分析并研究相關(guān)控制方法，以期為推廣該項新技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用創(chuàng)造條件。
1、 MBR膜污染的形成機理
所謂膜污染是指處理物料中的微粒、膠體顆粒以及溶質(zhì)大分子由于與膜存在物理、化學作用或機械作用而引起的在膜表面或膜孔內(nèi)吸附和沉積造成膜孔徑變小或堵塞，使膜通量及膜的分離特性產(chǎn)生變化的現(xiàn)象。造成MBR膜污染的直接物質(zhì)來源是生物反應(yīng)器中的污泥混合液，成分包括微生物菌群及其代謝產(chǎn)物、廢水中的大小有機分子、溶解性物質(zhì)和固體顆粒等。通常，在MBR膜過濾過程中，膜污染的形成機理主要有以下幾種:
1.1.1 小于膜孔徑的顆粒物質(zhì)在膜孔中吸附，通過濃縮、結(jié)晶、沉淀及生長等作用使膜孔產(chǎn)生不同程度的堵塞，造成膜污染。
1.1.2 料液中的懸浮物、膠體物質(zhì)及微生物被膜攔截，物質(zhì)間通過吸附、架橋、網(wǎng)捕等作用結(jié)合在一起，在膜表面沉積形成沉積層，降低膜通量，造成膜污染。
1.1.3 膜穿透壓力及膜孔的堵塞造成膜表面出現(xiàn)濃差極化現(xiàn)象，當達到極限濃度后，溶解性難降解小分子有機物析出 并與污泥混合液懸浮固體 (MLSS)結(jié)合在膜表面形成凝 膠層，造成膜污染。
2 、MBR膜污染控制的關(guān)鍵方法
2.1 膜組件的優(yōu)化設(shè)計
膜組件的優(yōu)化設(shè)計包括膜材質(zhì)、膜結(jié)構(gòu)型號的優(yōu)化選擇、膜組件的合理布置等。膜材質(zhì)具體的選擇方式應(yīng)根據(jù)料液特性來決定，對于有機膜來說，膜通常是由高分子材料作成，其本身帶有荷電基團，根據(jù)同性相斥原理，選擇和料液顆粒物電荷相同的材料制作膜組件可減少膜對污染物的吸附。疏水性膜比親水性膜更容易吸附料液中的物質(zhì)造成污染，宜選擇親水性膜材料制作膜組件。對于膜結(jié)構(gòu)來說，一般對稱結(jié)構(gòu)較不對稱結(jié)構(gòu)更易堵塞，中空纖維比雙皮層膜抗污染能力強。膜組件的布置方式應(yīng)結(jié)合水力形態(tài)的特征綜合考慮，合理確定膜組件與空氣擴散器之間的距離，以保證在一定瀑氣量下獲得較高的液體上升速率，減少污泥層在膜面的積累。
2.2 改善污泥混合液的生化特性
在MBR污泥混合液中投加活性炭粉末形成生物活性污泥(BAG)，可降低反應(yīng)器中胞外聚合物(EPS)的濃度，減少凝膠層的析出。J.S. Kim等將MBR普通活性污泥與投加了活性炭粉末的活性污泥的上清液中的EPS作了對比，發(fā)現(xiàn)從投加活性炭粉末的活性污泥上清液中萃取的EPS的蛋白和多糖的含量比普通活性污泥的減少了50%。活性炭粉末的加入改變了微生物的生理特性，抑制了EPS的釋放并且使污泥絮體可壓縮性減少，凝膠層難以形成，因此可以通過改善污泥混合液的生化特性來抑制凝膠層的形成。
MBR膜污染形成機理及控制
