混凝剂PAFC对改善MBR膜污染的研究
MBR膜污染形成机理及控制
２００６年２月 Ｆｅｂ．２００６ ?110? 文章编号：1673-1212(2006)01-0110-03 膜生物反应器（ Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｂｉｏ－ｒｅａｃｔｏｒ―ＭＢＲ）是将膜分离技术与生物反应原理相结合而开发的一种新型污水处理工艺。与传统工艺相比具有固液分离效果好、生物反应器内生物量高、污泥产量低、出水水质好、占地面积小等优点。但是在膜分离过程中出现的膜污染严重的影响了膜的通透性能，增加了工艺的运行成本，已成为影响该技术推广使用的一个关键问题。因此，有必要对ＭＢＲ膜污染的形成机理及主要影响因素进行分析并研究相关控制方法，以期为推广该项新技术的工业化应用创造条件。 １ ＭＢＲ膜污染的形成机理及主要影响因素 １．１ 形成机理 所谓膜污染是指处理物料中的微粒、胶体颗粒以及溶质大分子由于与膜存在物理、化学作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附和沉积造成膜孔径变小或 堵塞，使膜通量及膜的分离特性产生变化的现象。［１］ 造成 ＭＢＲ膜污染的直接物质来源是生物反应器中的污泥混合液，成分包括微生物菌群及其代谢产物、废水中的大小有机分子、溶解性物质和固体颗粒等。通常，在ＭＢＲ膜过滤过程中，膜污染的形成机理主要有以下几种：１．１．１ 小于膜孔径的颗粒物质在膜孔中吸附，通过浓缩、结晶、沉淀及生长等作用使膜孔产生不同程度的堵塞，造 成膜污染。 ［５］１．１．２ 料液中的悬浮物、胶体物质及微生物被膜拦截，物质间通过吸附、架桥、网捕等作用结合在一起，在膜表面沉积形成沉积层，降低膜通量，造成膜污染。１．１．３ 膜穿透压力及膜孔的堵塞造成膜表面出现浓差极 化现象，当达到极限浓度后，溶解性难降解小分子有机物析出并与污泥混合液悬浮固体（ＭＬＳＳ）结合在膜表面形 成凝胶层，造成膜污染。 ［５］ 第二种机理形成的沉积层与膜表面的结合力较弱，控制膜出水通量在合理的范围内可减少污泥絮体在膜表面的沉积。此外，在膜过滤过程中，曝气或膜面错流等操作形成的剪切力和扰动作用基本可以将沉积层去除，它对膜的通透性能影响不大。造成膜通透性能降低的主要污染因素是膜孔的堵塞和凝胶层的形成。在膜过滤过程中水力作用很难将这两种污染去除，必须通过专门的膜清洗才能恢复膜的通透性，这也是导致工艺运行费用增加的主要原因之一。控制膜污染的主要目的是确保膜的通透性，降低运行成本。因而，膜孔的堵塞和抑制凝胶层的形成是ＭＢＲ膜污染控制的重点。１．２ 影响因素 影响膜孔堵塞的主要因素是料液中的生物相尺寸和膜自身的特性。一般生物相尺寸越小越容易堵塞膜孔且孔内微生物在营养物充足时会出现滋生现象，加重膜孔 堵塞程度。［１０］膜的特性主要有膜材质、膜孔径大小、空隙 率、亲疏性、电荷性质和粗糙度等。不同特性的膜吸附料液颗粒物的程度不同，所以污染的程度也不同。影响凝胶层析出的因素为料液生物相尺寸和反应器中的溶解性难降解有机物浓度。溶解性难降解有机物这里主要是指胞外聚合物（ＥＰＳ）会导致溶液粘度的增加，堵塞污泥絮体颗粒之间的空隙，改变膜面形成的空隙率的结构，是凝胶 层形成的主要因素。［５］生物相尺寸越小在过滤过程中越容 易达到膜表面，形成比阻更高的致密层，加速凝胶层的形成。此外，膜的出水通量在膜过滤过程中控制着浓差极化 收稿日期： ２００５－０９－２３ 作者简介：蒋波（１９７９－），男，江苏徐州人，中国矿业大学环测学院工程系在读硕士研究生，主要研究方向为污水处理技术。 ＭＢＲ膜污染形成机理及控制 蒋波１，王丽萍２，华素兰３，张传义４ （１．２．３．４中国矿业大学 环测学院， 江苏 徐州 ２２１００８） 摘 要： 膜污染问题是影响膜生物反应器（ＭＢＲ）技术推广使用的一大障碍。本文通过对ＭＢＲ膜污染的形成机理及主要影响因素的分析研究，认为造成膜通透性能降低及工艺运行成本增加的主要污染因素是膜孔的堵塞和凝胶层的形成，在膜过滤过程中，采用优化选择膜组件及运行操作条件、改善污泥混合液的生化特性、确定临界污泥浓度、膜清洗等方法可减少膜孔的堵塞，抑制凝胶层的形成，有效的控制膜污染。关键词： ＭＢＲ 膜污染 凝胶层 胞外聚合物（ＥＰＳ） 中图分类号：X703 文献标识码：B ENVIRONMENTAL SCIENCE AND MANAGEMENT
膜产品污染的防治方法
膜产品污染的防治方法
膜产品污染的防治方法 1. 实施膜材料改性 膜材料对膜分离技术有着藏药影响，因此选用或开发研究新型膜材料是改善或解决膜材料对膜分离效果影响的最根本 方法。由于原液成分负载多样，因此应根据实际的水质特点和处理要求选择合理的膜材料。 随着对膜分离技术要求的提高，工作人员应根据实际情况对膜材料进行改性，从而提高膜的耐压性和稳定性。工作人员首先应对污染物细致进行分析，之后将污染物性质与膜的性质进行比对。膜的亲水性会直接影响膜的无燃气卡，因此亲水性越低膜越容易被污染。在实践过程中，针对膜材料改性可利用纳米颗粒进行超滤膜改性，提高膜的通量，提高膜污染的条件，降低整体系统的损耗。此外，针对膜的表面改性可将海印衍生物结合在伤痛表面，提高反渗透膜的耐污性。 2. 优化膜清洗工艺 在实际应用中，膜材料合理和操作的规范只是降低膜污染情况，但仍存在着膜孔堵塞等污染情况。膜污染处理最直接有效的方法就是膜清洗。膜的化学清洗主要应用酸碱和氧化剂等去除膜污染物，这种方法快速直接，但往往伴随着二次污染。
膜的物理清洗主要是通过超声波、气水反冲洗和空气反吹洗的方式进行清洗。但这种方式效果与化学清洗相比略差，且会影响膜通过量。因此，二者结合的方式是实际工作中最长使用的。首先工作人员经膜用纯净水进行反复冲洗。其次将膜浸泡在柠檬酸中，进行短期循环清洗。之后对浸泡清洗的膜再次进行纯净水冲洗。用EDTA溶液与氢氧化钠的混合液再次清洗膜。最后再次利用纯净水对膜进行冲洗，投入生产。膜的无机物污染有酸性清洗，膜的有机污染有碱性清洗完成。 3. 保证渗透液预处理的有效性 在膜污染防治中，渗透液的处理至关重要。废水中的大分子有机物、颗粒或者胶体等物质处理效果不理想进行膜分离，就会造成膜的污染。目前渗透液的处理方法有生物法，絮凝组合和机械过滤等方式。根据渗透液的位置年龄选择对应合适的方法，避免逆效应的产生。在反硝化工艺中，排除垃圾渗滤液中的氨氮和硝态氮，提高系统的处理效果，加强系统工作效率。增加纳滤膜和反渗透膜的通量，降低污染，确保系统的稳定性。
MBR膜污染机理及其控制
M BR 膜污染机理及其控制 杨红群 周艳玲 (九江学院化学化工学院,江西九江 332005) 摘 要:本文论述了膜生物反应器中膜的污染机理及其控制。关键词:膜生物反应器 膜污染 机理 控制 1 用于水处理的膜生物反应器技术简介 活性污泥法将生物反应器与二沉池结合起来,是最常用的废水处理方法。常规活性污泥法(C ASP :con 2 ventional activated sludge process )的成功与否取决于依靠 重力进行分离的二沉池的运行效果,但在实际应用中,污泥的沉降性不易控制,处理效果不稳定。膜生物反应器技术(M BR :membrane bioreactor )将活性污泥法水处理技术和膜分离技术结合起来,可以避免C ASP 中污泥沉降性难以控制的问题并且可以替代二沉池。最初报 道的应用于活性污泥法水处理的膜为超滤膜[1]。由于膜能够将生物反应器中的泥水完全分离,可以根据废水特征和其它设计参数将污泥浓度增高至任何适当的浓度。高的活性污泥浓度可以保证在各种进水条件下均能取得较好的出水水质,并且可以减小水处理厂占地空间。M BR 使用的膜有着较小的孔径(对微滤膜来讲通常为0.1μm ),这意味着出水中的悬浮固体(SS:sus 2 pended s olids )很少,微生物量也比常规活性污泥法出水 中的含量低很多 。 图1 循环式(分置式)膜生物反应器示意图 第一代膜生物反应器使用管状膜,膜分离装置置于生物反应器之外并用泵进行水循环,称之为循环式 (分置式)M BR ,如图1所示。反应之后的泥水混合物经 泵送入膜组件,透过液作为处理出水,浓缩液再返回反应器进一步降解。循环流导致了较高的能耗,典型值为3kWhm -3出水[2]。膜组件能耗的高低还取决于膜组件的构造[1]。液体在膜组件中的高速剪切流和循环泵的剪切力可以破坏微生物并直接导致生物反应器中的 微生物失去活性。 浸没式(一体式)M BR 首先在日本被开发并大量安装使用。它可以克服循环式M BR 的缺点。在浸没式 M BR 中,膜组件直接浸没在泥水混合物中,透过液在抽 吸泵的作用下流出膜组件,如图2所示。膜组件的下方有曝气装置,将空气压缩机送来的空气形成上浮的微气泡;在曝气的同时,紊动的液流在膜表面产生剪切力,有利于去除膜表面的污染物。浸没式M BR 能耗的
新型膜分离技术的研究进展
收稿日期：2011－04－18 作者简介：陈默（1986—），硕士研究生，从事含能化合物的合成研究；王建龙，教授，博士生导师，通讯联系人，主要从事含能化合物合成及炸药中间体的制备、 应用及开发。新型膜分离技术的研究进展 陈 默，曹端林，李永祥，王建龙 （中北大学化工与环境学院，山西太原030051） 摘要：膜分离技术是一项新兴的高效、快速、节能的新型分离技术。作为一种新型分离技术，在多种领域得到了广泛的应用。综述了反渗透、 电渗析、纳滤、微滤、超滤、气体分离、渗透汽化和膜反应器等各种膜分离技术的分离原理、特点，在工业中的应用以及目前存在的问题。最后展望了膜技术的应用前景。关键词：膜分离；原理；应用；进展中图分类号：TQ028．8 文献标识码：A 文章编号：1008－021X （2011）05－0031－03 Research Progress of Membrane Technology CHEN Mo ，CAO Duan －lin ，LI Yong －xiang ，WANG Jian －long （College of Chemical Engineering and Environment ，North University of China ，Taiyuan 030051，China ）Abstract ：The membrane extraction technique is a new type extraction technique with high efficiency ，high speed and saving energy．Membrane separation technology is applied widely as a new kind of separation technology．The separation mechanism and characteristics of different kinds of membrane technologies were introduced ，including electrodialysis ，reverse osmosis ，nanofiltration ，ultrafiltration ，microfiltration ，gas separation ，pervaporation ，membrane reactor．Further more ，the application and current problems of different membrane technologies were extensively summarized．Finally ，application prospect of membrane separation technology was presented．Key words ：membrane separation ；principle ；application ；progress 膜分离技术主要是采用天然或人工合成高分子 薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分流质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集操作。与传统分离方法（蒸发、萃取或离子交换等）相比，它是在常温下操作，没有相变，最适宜对热敏性物质和生物活性物质的分离与浓缩，具有高效、节能，工艺过程简单，投资少，污染小等优点，因而在化工、轻工、电子、医药、纺织、生物工程、环境治理、冶金等方面具有广泛的应用前景。1膜分离技术的分离原理和特点1．1 纳滤 纳滤膜具有纳米级孔径，截留相对分子质量为200 1000，能使溶剂、有机小分子和无机盐通过。纳滤膜的分离机理模型目前的看法主要是空间位阻－孔道模型。与超滤膜相比，纳滤膜有一定的荷电容量；与反渗膜相比，纳滤膜又不是完全无孔的。纳滤是介于反渗透和超滤之间的一种膜分离技 术， 是国内外研究的热点。余跃等［1］ 对纳滤技术处理印染废水进行了去除COD 和脱色的研究。结果 表明， 纳滤技术可有效地去除印染废水中的色度和COD 。Salzgitter Flachstahl 电镀厂采用膜技术处理 镀锌废水， 回收其中的Zn 2+ 和H 2SO 4，其结果达到了设计要求［2］。常江等［3］ 在完成用新型纳滤膜处 理模拟含Ni 2+ 废水实验室研究的基础上，进行了电 镀镍漂洗废水的纳滤膜处理及镍和水回收利用的工业试验，为大规模工业应用提供了参考数据。杨青等［4］ 研究报道将DK 型与NF90型纳滤膜组合可适用于治理高浓度、高盐分的吡啉农药废水污染。1．2 超滤 超滤的截留相对分子质量在1000 100000之间。超滤过程的分离机理一般认为是压力驱动的筛孔分离过程，是膜表面上的机械截留（筛分）、在膜孔中的停留（阻塞）、在膜表面及膜孔内的吸附三种形式。 徐超等 ［5］ 在中试中采用浸没式超滤膜代替传 统砂滤工艺处理浊度较低的滦河水，取得较好的处理效果， 设备费用降低了。罗涛等［6］ 采用混凝沉淀－超滤工艺对微污染原水进行试验，结果表明，组合
造成RO膜污染的原因及解决方式
造成R O膜污染的原因 及解决方式 公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]
1.造成RO膜污染的原因有哪些 反渗透运行时，进水中含有的悬浮物质、溶解物质以及微生物繁殖等原因都会造成膜元件污染。反渗透系统的预处理应尽可能的除去这些污染物质，尽量降低膜元件污染的可能性。造成膜污染的原因主要有以下几种： 新装置管道中含有油类物质和焊接管道时的残留物，以及灰尘且在装膜前未清洗干净； ●预处理装置设计不合理； ●添加化学药品的量发生错误或设备发生故障； ●人为操作失误； ●停止运行时未作低压冲洗或冲洗条件控制得不正确； ●给水水源或水质发生变化。 ●污染物的种类、发生原因及处理方法请参见下表。 反渗透膜污染的和种类、原因及处理方法 2.反渗透和纳滤系统的清洗方式有哪些 反渗透和纳滤系统的清洗可分物理清洗和化学清洗。 物理清洗也可叫物理冲洗，冲洗是采用低压大流量的进水冲洗膜元件，冲洗掉附着在膜表面的污染物或堆积物。 冲洗的要点： a.冲洗的流速 装置运行时，颗粒污染物逐渐堆积在膜的表面。如果冲洗时的流速和制水时的流速相等或略低，则很难把污染物从膜元件中冲出来。因此，冲洗时要使用比正常运行时更高的流速。通常，单支压力容器内的冲洗流速为： ●8英寸膜元件：h； ●4英寸膜元件：。 b.冲洗的压力 正常高压运行时，污染物被压向膜表面造成污染。所以在冲洗时，如果采用同样的高压，污染物仍会被压在膜表面上，清洗的效果不会理想。因此在冲洗时，应尽可能的通过低压、高流速的方式，增加水平方向的剪切力，把污染物冲出膜元件。压力通常控制在以下。如果在以下，很难达到一定的流量时，应尽可能控制进水压力，以不出产水或少出产水为标准。一般进水压力不能大于。
电渗析阴离子交换膜污染机理及抗污染表面改性研究
电渗析阴离子交换膜污染机理及抗污染表面改性研究 电渗析技术具有浓缩倍数大、淡水回收率高、脱盐率可调等优点,在工业废水脱盐处理中具有广泛的应用前景,然而膜污染问题尤其是有机物对阴离子交换膜污染严重,成为限制工业废水电渗析脱盐技术大规模应用的“瓶颈”问题。本论文通过考察基膜性质、有机物分子结构和浓度等对阴离子交换膜有机污染的影响,探讨代表性有机物对阴离子交换膜的污染行为及其电化学性质的变化,揭示电渗析过程中阴离子交换膜有机污染的形成机理;进一步探讨通过表面改性提高阴离子交换膜的抗污染性能,研究修饰组分、改性方法和工艺条件等对改性膜性质的影响规律,获得膜表面改性的优化工艺,并制备具有良好抗污染性能的新型改性阴离子交换膜。 主要研究内容及结果如下:(1)研究代表性有机物造成电渗析阴离子交换膜污染的性质及对离子跨膜迁移行为的影响。以十二烷基硫酸钠(SDS)作为模型污染物,浓度较低时,SDS在溶液中单分子分散,均匀分散吸附在阴离子交换膜表面或堵塞膜孔道,改变离子的跨膜迁移路径;当溶液中SDS浓度高于100 mg/L 时,SDS分子在膜表面积聚形成胶束,导致其形成致密污染层附着在膜表面,造成膜面电阻急剧增大,几乎完全限制离子的跨膜迁移;膜清洗可以去除附着在膜表面的大部分SDS污染层,但堵塞在膜孔道的SDS不能完全去除。 结果表明,SDS对阴离子交换膜造成不可逆污染,而且膜表面附着的污染层是导致其性能恶化及限制离子跨膜迁移的主要因素。(2)研究阴离子交换膜性质及有机物分子结构对阴离子交换膜有机污染的影响。 发现模型污染物SDS造成不同阴离子交换膜的污染程度不同,其中均相膜(AMX)、半均相膜(AMA)和异相膜(HAEM)的脱盐性能分别下降42.3%、15.3%、9.2%,
膜污染机制及防治和控制技术研究
膜污染的各种因素及EPS对膜污染的影响 膜污染是膜应用过程中普遍面临的问题，它主要来源于处理过程中溶液中的溶质沉积在膜表面或者进入膜孔内部，即膜面污染和膜孔污染，这两种形式的膜污染都会造成过膜压力的提高和膜通量的迅速下降。一直以来，关于膜污染的研究很多，主要集中在对具体形式的膜污染特点进行分析，或者针对某种特定水的膜污染特点进行分析。例如： 2009年清华大学的朱洪涛等人研究的在臭氧消毒的膜法水处理工艺中臭氧的投加量对膜污染的影响，具体内容在下文会介绍到。 2010年西安建筑科技大学的金鹏康等人采用热重分析法(TG)测定污染膜的表面沉积物变化情况，并利用光散射颗粒分析仪( PDA)评价膜过滤过程中膜表面截留液中颗粒物的沉积情况，同时借助扫描电镜(SEM)以检测膜表面和横截面污染物情况来分析超滤膜过滤过程，讨论不同截留分子量超滤膜的膜面污染和膜孔污染的关系。得出结论：（1）截留分子量越小，膜表面污染物质越多，其截留液的中颗粒物浓度在初始时刻增加显著。膜截留分子量的增加使得截留液颗粒物浓度逐渐减小，膜面污染较小。（2）截留分子量较小的膜，在初始时刻的过滤过程中主要是膜面截留的污染物质起主要作用，即首先形成滤饼层，滤饼层可进一步吸附截留水中污染物质，防止污染物质进入膜孔内部。但是对于截留分子量较大的超滤膜，由于膜孔相对较大，污染物质则相对容易进入膜孔内部，从而迅速造成膜孔内部污
染，膜面污染物质则较少。 2010年同济大学的董滨等人研究了不同泥龄下溶解性微生物产 物对膜污染的影响。溶解性微生物产物( soluble microbial product s ,SMP) 是指微生物代谢过程中产生的可溶性有机物，近年来在污水生物处理中备受关注，已被证实是引起膜污染的重要物质。SMP 的组成极为复杂，既包括疏水性物质(如腐殖酸和黄腐酸，也包括亲水性物质(如碳水化合物和蛋白质)，且其组分的相对分子质量和电荷性质不尽相同。目前,普遍认为SMP构成了二级生物处理水中溶解性有机碳(DOC)的绝大部分，并具有一些其他特性,如对生化反应的毒性、与金属的鳌合性等。SMP在MBR中的行为更为复杂。黄霞等对MBR长时间运行过程中SMP的积累情况进行研究，发现积累的SMP不仅抑制微生物代谢活性,而且产生膜污染，造成膜通透性下降. H. S. Shin 和S.T. Kang对SMP积累的相关研究指出，积累的SMP大部分来自微生物内源呼吸过程中细胞的解体。而SMP对膜的污染机理也逐渐成为更多MBR系统研究者的考察内容。其研究结果有：(1) MBR中及出水中的SMP质量浓度,随泥龄的延长呈先减小后略有增大的趋势,而SMP在MBR中的积累 程度及SMP的膜污染潜势随泥龄延长呈下降趋势,泥龄短时SMP积累和膜污染潜势显著增大,表明膜污染与SMP 积累密切相关.(2) MBR中与出水中SMP相对分子质量分布相似,表明膜对SMP不同相对分子质量组分的截留并非基于尺寸排阻。SMP的相对分子质量分布呈明显的双峰特征,随着泥龄由10d延至60d，泥龄短时的MBR中，SMP中的小分子组分积累显著,泥龄长时的MBR中，SMP中高分子组分的比例升高。据此
膜分离技术研究进展+文献名称
膜分离技术研究进展 组员：吴佳曦、张雯辉、郭志新、李耀睿、刘汉飞、王伦、张振斌膜分离技术在近20年发展迅速，其应用已从早期的脱盐发展到化工、轻工、石油、冶金、电子、纺织、食品、医药等工业废水、废气的处理，原材料及产品的回收与分离和生产高纯水等，是适应当代新产业发展的重要高新技术。膜分离技术不但在工业领域得到广泛应用，同时正在成为解决能源、资源和环境污染问题的重要技术和可持续发展的技术基础。 膜分离是借助于膜，在某种推动力的作用下，利用流体中各组分对膜的渗透速率的差别而实现组分分离的过程。目前常见的膜分离过程可分为以下几种，电渗析(Electrodialysis，ED)、反渗透(Reverse osmosis，RO)、微滤(Microfiltration，MF)、超滤(Ultrafiltration，UF)、纳滤(Nanofiltration，UF)和液膜分离等。 膜技术具有分离效率高、能耗低、无相变、操作简便、无二次污染、分离产物易于回收、自动化程度高等优点，在水处理领域具有相当的技术优势，是现代分离技术中一种效率较高的分离手段。 在环境过程中膜分离技术以其独特的作用而被广泛用于水的净化与纯化过程中。下面分类介绍一下膜分离技术的研究现状。 1 电渗析技术研究现状（刘汉飞） 电渗析是在直流电场作用下，以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择渗透性(与膜电荷相反的离子透过膜，相同的离子则被膜截留)，使溶液中的离子作定向移动以达到脱除或富集电解质的膜分离操作。它可使电解质从溶液中分离出来，从而实现溶液的浓缩、淡化、精制和提纯。电渗析技术普遍应用于食品生化行业以及废水处理。下面分类对这几方面的应用现状做一介绍。 1.1 电渗透技术在食品行业中的应用 利用电渗析技术对酱油进行脱盐处理，可以制得低盐酱油并基本保持酱油原有风味，但要损失一部分作为酱油指标的氨基酸态氮和有机酸等有效成分，从而将酱油的含盐量降低。但国内尚无这方面的报导，刘贤杰等采用电渗析技术进行了酱油脱盐的研究。研究结果显示：原酱油食盐含量19.4%，经电渗析处理后，酱油含量降至约9%，食盐以外的有效成分也有一些被除去，比较明显的是作为酱油品质指标的氨基酸态氮，有约8%的损失。酱油风味大致不变，证明了电渗
膜生物反应器膜污染机理及控制措施分析_宋万召
膜生物反应器膜污染机理及控制措施分析 宋万召1，杨云军2 (1．扬州环境资源职业技术学院，江苏225127; 2．山东博洋环境资源有限公司，山东276700) 摘要：膜生物反应器作为城市污水处理的一项重要技术，研究其膜污染的机理和控制措施对水处理技术 的发展有重要意义。文章概述了膜污染的4种经典模型，并从膜的性质、活性污泥混合液和膜组件的运行条 件等方面分析了膜污染的影响因素，最后对膜污染的防治和治理给出了对策。 关键词：膜生物反应器;膜污染;对策 中图分类号：X703．1文献标识码：A文章编号：1007－0370（2012）05－0177－03 The analysis of mechanism and control measure of membrane pollution for MBR Song Wanzhao1，Yang Yunjun2 （1．Yangzhou Vocational College of Environmental and Resources，Jiangsu225127； 2．Shandong Boyone Environmental Resources Co．Ltd，Shandong276700） Abstract：Membrane Bioreactor is an important technology for the treatment of municipal sewage．It studies the mechanism and control measure of membrane pollution，which has the important meaning for the wastewater treatment．It concludes that there are four classical mod-els in the membrane pollution，and analyses the impact factor from the membrane property，activated sludge mixture and membrane module．In the end，it gives some suggestion for the control measure of membrane pollution． Keywords：Membrane biological reactor；Membrane pollution；Measure 1引言 自从上世纪六十年代起，膜生物反应器研究成果开始应用于污水处理领域，美国科学家Smith1969首先报道了超滤活性污泥处理城市污水工艺设计的结合。日本国土由于狭窄的原因，对膜分离技术在废水处理中的应用进行了非常多的投资，推动了它的实际应用。90年代，除城市污水处理技术，具有特殊的废水处理的方向扩展，逐步扩展到石油化工，制药，食品，发酵，垃圾渗滤液和其他工业废水领域。我国二零零二年，将膜材料和膜产业列为国家大力发展的朝阳产业之一。 2关于膜生物反应器的污染原理 生物反应器混合溶液中的胶体颗粒，溶解或悬浮的有机化合物吸附在膜表面沉积在膜孔周围，造成膜孔径较小或堵塞，膜通量下降等问题叫做膜污染。膜污染的快与慢决定了膜使用周期的长短，并随后影响膜的更换周期，导致膜的清洗和维护成本低。因此，经过分析膜污染形成的原因，确定膜的清洗方法是研究发展的关键。膜污染的机理分析如下： 按照膜污染的现象和表面沉积的污染物质的种 — 771 — 膜生物反应器膜污染机理及控制措施分析宋万召杨云军
反渗透膜的污染及防治
反渗透膜的污染及防治 (华北电力大学，河北保定 071003) 摘要：文章介绍了反渗透技术在丰泰发电厂的应用，分析了反渗透膜元件的污染机理及预防措施，提出了相关的 中图分类号：TU991.26 文献标识码：B 文章编号：1007—6921(XX)11—0081—02 反渗透水处理技术是当代先进的水处理脱盐技术，它广泛应用于电力、化工、石油、钢铁、市政、环保等行业，应用于生产锅炉补给水合饮用水，淡化海水，制备电子超纯水，反渗透相对于传统水处理系统有以下优点：①反渗透水处理技术操作简单和运行经济，易于掌握。②它的使用，延长了传统的交换设备的再生周期，减少了酸碱的排放量，有利于当地环境保护。③可以大大降低运行人员的劳动强度，可以进一步提高整个水处理工艺的运行水平和自动化程度。④反渗透技术可以用作水质比较差的工艺。 1 我厂锅炉补给水系统采用反渗透预脱盐加二级除盐系统，以满足两台2×200MW机组对合格除盐水的正常使用需求，系统工艺流程如下：
原水→多介质活性炭→保安过滤器→高压泵→反渗透 反渗透安系统设计产品水出力2×50m3/h，每列按一级二段6×3排列，每列共有压力容器9个，每个压力容器内装有6根膜元件。采用膜元件为DOW公司生产的BW30-365涡卷式复合膜，此膜有芳香聚酰胺等高分子有机物合成，具有稳定性好，脱盐率高，抗有机物污染能力强，不易压实，对氧化物质和悬浮物要求严格等特点，设计回收率75%，脱盐率5年内〉97%。 反渗透装置的预处理设备有一级加药PAC，主要作用是消除原水中含有的悬浮物、胶体、颗粒及细菌等，在反渗透入口有阻垢剂加药系统，可以防止溶质的结垢和起到结垢成分的分散作用。 四台多介质过滤器用于滤除经一级加药后形成的矾花和原水中的悬浮物、颗粒，以保证反渗透系统给水对SDI、浊度的要求。三台活性炭过滤器是吸附多介质过滤器无法支除的余氯，以防止反渗透膜受其氧化降解，同时还吸附水中的有机物等污染物，进一步降低SDI值。每套反渗透装置前配备一套保安过滤器，以支除水中5u以上的颗粒物，保证 2 2.1
MBR膜污染及防治技术研究
MBR膜污染及防治技术研究 摘要：膜污染是MBR工艺中关键的制约因素。本文介绍了膜污染的三阶段理论，包括初始污染阶段、缓慢污染阶段、跨膜压强跃升阶段。综合国内外对膜污染的相关实验，总结分析了有效控制膜污染的几种技术，包括对原水进行预处理、膜的清洗、投加添加剂改变污泥特性、优化MBR条件以及培养好氧颗粒污泥。 关键字：MBR；膜污染机理；污染防治； 1前言 膜生物反应器MBR工艺作为一种新型的污水处理工艺，通过膜的高效截流作用代替了传统活性污泥工艺中的二沉池。MBR反应器内部具有活性污泥浓度高、面积占地小、出水水质好且产率低等特点，现已应用于污水、工业水、回用水处理领域。但存在已久的膜污染问题将导致膜通量下降、膜冲洗、能耗增加等问题，因而限制了MBR的广泛使用。研究膜污染运行过程中的膜污染机理将对膜污染的控制从而降低能耗有重大研究意义，因此，笔者通过分析膜污染机理从而研究总结了降低膜污染的控制技术。 2MBR膜污染 在MBR运行条件下，膜的表面容易沉积各种浓缩液中的截留物，从而导致在既定跨膜压差下透过膜的通量减少，或是在既定膜通量下跨膜压差增大，这些现象统称为膜污染。通过对膜污染的研究，胞外聚合物EPS被公认为是导致膜污染的关键因素。EPS是多种分子量大物质的合称，包括存在于细胞表面之上和之下和絮体内细胞间隙中的所有类型大分子，如蛋白质、碳水化合物、、核酸、磷脂和其他聚合物[1]，它们包括由细胞分泌、从细胞表面脱落、或是细胞衰亡产生的不溶物质。 3 减缓膜污染防治技术 3.1 预处理 王小佳等人[2]对传统膜生物反应器（CMBR）与复合式膜污染反应器（HMBR）作了研究对比。实验表明，HMBR系统相比于CMBR系统膜污染速率很低,同等条件下，当运行到50d时，HMBR的跨膜压差几乎不变，而CMBR 压差变化从459Kpa到2618Kpa。由此表明，化学絮凝预处理对MBR膜污染具有减缓作用，可以作为降低MBR膜污染防治措施之一。 图1 膜生物复合式反应器
膜的污染及其控制方法
膜的污染及其控制方法 控制方法, 污染 简介：反渗透系统在日常的运行中，难免会出现系统的无机物结垢、胶体颗粒物的沉积、微生物的滋生、化学污染以及其它问题，这些因素影响着系统安全稳定的运行。 关键字：反渗透结垢胶体污染SDI 化学污染 相关站中站：膜技术产品及应用 反渗透系统在日常的运行中，难免会出现系统的无机物结垢、胶体颗粒物的沉积、微生物的滋生、化学污染以及其它问题，这些因素影响着系统安全稳定的运行。下面主要阐述膜系统在日常中出现的问题及控制方法。 一、无机物的结垢 在水中存在Ca2＋、Mg2＋、Ba2＋、Sr2＋、CO32－、SO42－、PO43－、SiO2等离子。在一般的情况下是不会造成无机物结垢，但是在反渗透系统中，由于源水一般浓缩4倍，并且pH也有较大的提高，因此比较难溶解的物质就会沉积，在膜表面形成硬垢，导致系统压力升高、产水量下降，严重的还会造成膜表面的损伤，使系统脱盐率降低。 衡量水质是否结垢有两种计算方法： 控制苦咸水结垢指标 对于浓水含盐量TDS≤10,000mg/L的苦咸水，朗格利尔指数(LSIC)作为表示CaCO3结垢可能性的指标： LSIC=pHC-pHS 式中：LSIC：反渗透浓水的朗格利尔指数 pHC：反渗透浓水pH值 pHS：CaCO3溶液饱和时的pH值 当LSIC≥0，就会出现CaCO3结垢。 控制海水及亚海水结垢指标及处理方法： 当浓水含盐量TDS>10,000mg/L的高盐度苦咸水或海水水源，斯蒂夫和大卫饱和指数(S&DSIC)作为表示CaCO3结垢可能性的指标。 S&DSIC=pHC-pHS 式中：S&DSIC：反渗透浓水的斯蒂夫和大卫饱和指数 pHC：反渗透浓水pH值 pHS：CaCO3溶液饱和时的pH值 当S&DSIC≥0，就会出现CaCO3结垢。 其它无机盐结垢预处理的控制方案 碳酸钙结垢预处理的控制方案 在反渗透系统的结垢中，以碳酸盐垢为主，大多数地表水和地下水中的CaCO3几乎呈饱和状态，由下式表示CaCO3化学平衡： Ca2+ + HCO3– <---> H+ + CaCO3 从化学平衡式可以看出，要抑制CaCO3的结垢，有几种途径： 降低Ca2+的含量 降低了Ca2+含量，可以使化学平衡向左侧移动，不利于形成CaCO3垢。 达到这种目的的方法有：离子交换软化法、石灰软化法、电渗析、纳滤等方法，他们都能有效地降低的Ca2+含量，从而达到抑制钙垢的生成。 Ca2+的增溶 主要是以增加Ca2+的溶解度，从而降低结垢的风险。
膜的污染及其控制方法
膜的污染及其控制方法 膜污染是指在膜过滤过程中，水中的微粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜存在物理化学相互作用或机械作用而引起的在膜表面或 膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞，使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化现象［１］。 实际上，膜的可靠性是目前阻碍膜技术推广应用的关键之一，而污染问题又是影响其可靠性的决定性因素。据调查，就超滤而言，污染仍是其主要问题，污染的消除将使超滤过程效率提高30%以上，使投资减少15%，而且能提高分离效果，使超滤范围拓宽［２］。对膜污染种类及其成因的具体分析，将有助于采取合适的措施减弱或消除它的不良影响。 1 沉淀污染 以压力为推动力的膜分离技术有反渗透(RO)，纳滤(NF)，超滤(UF)和微滤(MF)。根据不同膜与水中微粒的相互关系［３］，可知沉淀污染对RO和NF的影响尤为显著。
当原水中盐的浓度超过了其溶解度，就会在膜上形成沉淀或结垢。普遍受人们关注的污染物是钙、镁、铁和其它金属的沉淀物，如氢氧化物、碳酸盐和硫酸盐等。 设在溶液中有化学反应：x A y－＋y B x＋＝A x B y 当不考虑盐类之间的相互作用时，溶度积K sp＝γx A［A y－］xγy B ［B x＋］y为常数。其中，γA、γB为自由离子A和B的平均活度系数；［A］，［B］为溶液中的摩尔浓度；x，y为化学配比系数。平均活度系数可用离子强度［I ］的函数来估测： logγA＝－0.509 Z A I1/2， logγB＝0.509 Z B I1/2； Z A、Z B为自由离子的化合价。对稀溶液，如大多数天然水体，其活度系数γA、γB近似等于1。 如图1所示，进料液，浓缩液，渗透液浓度分别为C f，C r，C p。 图1 膜系统中不同位置的溶质浓度 由阻截率知：
膜生物反应器运行中的膜污染及其控制
文章编号:1007-8924(2005)02-0080-05 膜生物反应器运行中的膜污染及其控制 杨宗政 顾 平 (天津大学环境科学与工程学院,天津300072) 摘 要:阐述了膜生物反应器(MBR )在水处理方面的优缺点及膜污染的主要影响因素,总结 了国内外关于膜污染及其数学模型的研究进展,归纳出膜污染模型的几种形式,并从膜本身的理化性质改变、混合液理化特性改善、操作条件优化等方面论述了减缓膜污染的方法及措施,介绍了几种膜清洗的方法及设计和操作过程中应注意的问题,提出了今后研究的重点和方向.关键词:膜生物反应器;膜污染;数学模型;控制途径中图分类号:X703.1 文献标识码:A 在水资源日益紧张的今天,MBR 作为一种新型、高效的水处理技术,具有体积负荷高、占地面积小、剩余污泥量少、出水水质好且稳定等优点,已受到各国水处理工作者的重视.同时,也存在膜堵塞、清洗困难且成本较高以及膜(尤其是无机膜)的成本高等缺点.目前,MBR 处理成本高的重要原因之一是膜污染,造成运行后期只能靠更换膜来恢复处理量,而使运行费用提高.膜污染问题成为MBR 工艺的“瓶颈”.因此,研究膜污染机理、延缓膜污染,成为目前MBR 工艺急需研究解决的关键问题之一,各国研究者很早就着手研究膜污染问题. 本文对各种形式的膜污染模型进行了归纳、分类,并对膜污染的控制方法及清洗手段进行了总结,提出了膜污染控制技术的研究重点和方向. 1 膜污染及影响因素 膜污染是指MBR 内混合液中的悬浮颗粒、胶体粒子或溶解性大分子有机物在膜表面和膜孔内吸 附沉积,造成膜孔径减小或堵塞,使膜通量下降的现象.根据膜污染形成的位置可以分为外部堵塞(污染物吸附沉积在膜的表面,增加了水流过膜的阻力)和内部堵塞(污染物在膜孔内吸附沉积,减小了膜孔径,从而降低了膜通量).根据造成污染的物质不同可分为无机污染、有机污染和生物污染.其中以有机 污染和生物污染最为普遍,对膜通量的影响最大. 影响膜污染的因素包括: 1)膜本身的特性如膜孔径及其分布、膜结构、膜的物理特性、膜-溶质-溶剂之间的相互作用;2)被处理的污水水质,特别是水中有机物的种类和浓度; 3)操作条件如污泥泥龄、溶解氧浓度、膜面流速、温度等; 4)MBR 的特征尺寸,高度、曝气系统布置等;5)其他因素如微生物种群之间的相互影响、膜本身对生物膜生长的影响、细菌胞外聚合物(EPS )的组成及浓度等. 2 膜污染的数学模型 根据膜污染模型形式可分为两类:一类是从膜的结构、特性出发来描述污染现象的模型;另一类是指数式经验模型.这两类模型又可归纳为以下几种.2.1 与过膜压力(TMP)的关系 据报道,膜的溶剂透过速率根据标准的Darcy 定律可表示如下[1]: J V =Δp μ(R m +R f +R c )= Δp μR t (1)式中,J V 为膜通量,m 3/(m 2?s );Δp 为过膜压力(TMP ),Pa ;μ为滤液黏度,Pa ?s ;R m 为纯膜阻力, 收稿日期:2004-02-05;修改稿收到日期:2004-05-17 基金项目:国家高技术研究发展计划(863)资助项目(2002AA601240) 作者简介:杨宗政(1974-),男,河北人,博士生,讲师,研究水污染治理理论与技术.E -mail :yzz3520@https://www.wendangku.net/doc/c41436010.html, 第25卷 第2期膜 科 学 与 技 术 Vol.25 No.2 2005年4月MEMBRAN E SCIENCE AND TECHNOLO GY Apr.2005
膜污染分析及防治
收稿日期:2001212228 基金项目:天津市教委基金资助项目(20010506). 作者简介:环国兰(19772),女,江苏南通人,硕士研究生. 膜污染分析及防治 环国兰,张宇峰,杜启云 (天津工业大学材料化工学院,天津 300160) 摘 要:本文综述了膜污染的分析技术、膜污染的影响因素、防止膜污染的措施、膜污染的清洗方法及常用的清洗剂。还介绍了膜污染的定义、膜污染的形式及其新进展。关键词:膜污染;浓度极化;污染分析;污染防治;清洗 中图分类号:TQ 028.8 文献标识码:A 文章编号:100023770(2003)0120001204 膜分离技术由于无相变、能耗低、体系干净等优点,应用范围越来越广泛,特别是对处理热敏物质领域如食品、药物和生物工程产品,显示出极大的优越性,与传统分离操作相比,不仅可避免组分受热变性或混入杂质,还具有显著的经济效益,因而发展相当迅猛。但在膜分离过程中存在膜污染现象,使膜的渗透通量及截留率等性能发生改变,膜的使用寿命缩短,极大地影响了膜分离技术的实际应用。因此,分析膜污染的原因以及采取相应的清洗措施和防治对策使膜性能得到部分恢复或完全恢复十分必要。事实上,膜污染分析及膜污染清洗的研究已成为膜分离技术研究中的一个热点问题。 1 膜污染的定义 膜污染是指处理物料中的微粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜存在物理化学相互作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞,使膜产生透过流量与分离特征的不可逆变化现象[1]。对于膜污染,应当说,一旦料液与膜接触,膜污染即开始。膜污染常发生在三种场合,即浓差极化、大溶质的吸附和吸附层的聚合[2]。 2 污染分析 膜污染分析的最好方法是解剖已污染的膜组件,并详细分析其污染物,但这样必然破坏膜组件。因而需通过其它方法来确定膜污染物的结构、组成 和性质特性。有若干能用于分析膜污染物的技术[3],其中主要有光学显微镜法、扫描电子显微镜法、能量色散X 射线法和红外光谱法。 还有X 射线萤光法,原子吸收法,ESCA 法(化 学分折电子能谱)和俄歇能谱法等。 3 膜污染的影响因素 3.1 粒子或溶质尺寸与膜孔的关系[1,4] 当粒子或溶质的尺寸与膜孔相近时,极易产生堵塞作用,而当膜孔小于粒子或溶质的尺寸时,由于横切流作用,它们在膜表面很难停留聚集,因而不易堵孔。另外,对于球形蛋白质、支链聚合物及直链线型聚合物,它们在溶液中的状态也直接影响膜污染;同时,膜孔径分布或分割分子量敏锐性,也对膜污染产生重大影响。3.2 膜结构[1] 膜结构的选择对膜污染而言也很重要。对于微滤膜,对称结构较不对称结构更易堵塞;对于中空纤维膜,单内皮层中空纤维比双皮层膜抗污染能力强。3.3 膜、溶质和溶剂之间的相互作用[1,5] 膜-溶质、溶剂-溶质、溶剂-膜相互作用对膜污染的影响中,以膜与溶质的相互作用影响为主。相互作用力包括:静电作用力,范德华力,溶剂化作用及空间立体作用。 3.4 膜表面粗糙度、孔隙率等膜的物理性质[1,6] 显然,膜表面光滑,则不易污染;膜面粗糙,则易 第29卷 第1期2003年2月 水处理技术 T ECHNOLO GY O F W A T ER TR EA TM EN T V o l .29N o.1 Feb .,2003
MBR膜污染概述
MBR膜污染概述 摘要：膜生物反应器(MBR)是目前污水处理领域中的一个研究热点，但膜污染导致的运行费用的增加又限制丁它的大规模应用。本文对膜污染形成途径、影响因素以及控制措施作了全面的概述。 关键词：MBR 膜污染影响因素控制措施 随着现代化工业的迅猛发展和城市规模的不断扩大，城市用水量和废水量不断增加，造成城市水源水量日益不足，水环境日趋恶化，水资源危机日渐严峻。用传统方法解决水污染已不能适应飞速发展的新形势，膜生物反应器(Membrane Bioreactor．简写为MBR)就是在这个环境需求动力下的产物[1]，它融合了生物反应器的生物降解和膜的高效分离于一体，具有传统生化处理技术无法比拟的独到优势：出水水质良好且稳定、处理效率高、占用空间少、操作简便。但是，膜污染在很大程度上限制了MBR的应用。 一．膜污染的形成途径 膜污染的形成途径主要有三个： 1．滤饼层(cake 1ayer) 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，没来得及送走就在滤压差和透过水流的作用下堆积在膜表面，形成膜污染。 2．溶解性有机物有机物的来源主要是微生物的代谢产物，它可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。 二．影响因素 影响膜污染的主要因素有：膜的性质、料液性质和膜的运行条件等(见图1)[2]。具体影响膜污染的主要因素有： 1．膜本身的特性；如膜孔径及其分布、膜材料、膜结构、膜一溶质一溶剂之间的相互作用；2．被处理的污水水质；特别是水中有机物的种类和浓度； 3．操作条件如污泥泥龄、溶解氧浓度、膜面流速、温度等； 4．MAR的特征尺寸，高度、曝气系统布置等； 5．其他因素如微生物种群之问的相互影响、膜本身对生物膜生长的影响、细菌胞外聚合物(EPS)的组成及浓度等。