膜污染及处理技术,你知多少?

    膜污染的产生

    膜污染是膜反应器运行中一系列增加膜阻力的因素总称。膜污染主要是由于被处理废水中的微粒、胶体粒子或溶质分子与膜发生物理化学作用,在膜表面沉淀、积累或在膜孔内吸附,造成膜孔径变小或堵塞,导致水通过膜的阻力增加,从而使膜产生透过流量与分离特性大幅度降低的现象。


 

    膜污染的类型

    沉淀污染

    当原水中盐的浓度超过其溶解度,就会在膜上形成沉淀或结垢。通常就是人们关注的钙、镁、铁和其它金属的沉淀物污染,如氢氧化物、碳酸盐和硫酸盐等。

    吸附污染

    有机物在膜表面吸附,随时间延长,污染物在膜孔内的吸附或累积会导致孔径变小和膜阻力增大,导致膜难以恢复。而腐殖酸和其他天然有机物即使在较低浓度下,对渗透率的影响也大大超过了粘土或其它无机胶粒。

    生物污染

    指微生物在膜-水界面上的积累,从而影响系统的性能。当膜元件内部潮湿阴暗时,是微生物生长的理想环境,所以一旦原水中的生物活性水平较高,则极易发生膜的生物污染。


    膜污染的危害

    膜一旦被污染,将引起膜透水通量下降,而这种通量的衰减通常是不可逆的,会导致膜运行过程无法进行较长时间的稳定操作,而膜长期处于不洁净的状态会直接影响膜处理效率的充分发挥,缩短使用寿命。

    膜污染的影响因素

    膜本身材料、结构的影响

    1) 不同膜孔径决定不同分离精度和膜通量,不同的水质需选择不同类型的膜。随膜孔径的增加,膜污染速率会加快。



    2) 膜的孔隙率对溶质的截留具有选择性。当膜孔为圆形、孔径分布窄时,膜的选择分离性能较好。孔隙率小的膜易被堵塞,透通量越小。

    3) 膜的亲水性和表面电荷对膜污染的程度起决定性作用。

    4) 构成膜材料具有电荷基团,使膜面带有电荷,从而对混合液中的离子有排斥和吸附作用。

    混合液的影响

    1) 蛋白质和胶体物质会造成膜的严重污染,胶体物质会在膜材料上沉积和蛋白质穿进膜组织内部造成污染。

    2) 不同的污泥浓度(MLSS)均存在对应临界膜通量。当超过临界污泥浓度时,膜通量会急剧下降,而在低于临界污泥浓度的某个范围内,通量几乎不发生衰减。

    3) 污染物粒径与膜孔径接近时,膜通量下降最为明显。

    操作条件的影响

    1) 膜驱动力存在临界值,当操作压力低于临界压力时,膜通量随压力的增加而增大;而高于临界值会引起膜表面污染的加剧,膜通量随压力的增大而增大,临界操作压力随膜孔径的增大而减小。

    2) 曝气量的增加能在膜表面形成较大错流速度,使污染物不易在膜表面积累,还可以加快污染物在膜表面的脱离。但曝气量过大可能会导致污泥混合物粒径减小和小污泥颗粒增多,导致膜孔堵塞,同时会增加能耗。

    3) 在临界区运行时,TMP保持稳定,膜污染速度较缓慢,污染是可逆污染。临界区运行,系统可以在低污染率下稳定运行一段时间,操作压力线性缓慢增长,最终会变得迅速;进入超临界区,TMP增加且不稳定,形成部分不可逆污染。


    膜污染的清洗方式

    水力冲洗/物理清洗

    水力冲洗是停止系统的产水过程,以较低压力与较大流量对膜表面 (正洗)及膜孔(反洗)形成高速径流,以消除浓差极化层,破坏尚未牢固的各类垢层。膜系统在正常运行过程中,定时执行水力冲洗工艺,对于减弱与缓解膜污染起着重要的作用。对预处理工艺相对薄弱的中小型系统,水力冲洗的效果尤为明显。

    化学清洗
 
    一般而言,清除有机物用碱,清除无机物用酸,而清除微生物用氧化剂,且多采取各种药液轮流清洗的方式。化学清洗的径流形式与水力冲洗基本一致,但清洗液流量的作用趋弱,而药剂成分、药液浓度、洗液温度、清洗时间、浸泡时间甚至表面活性剂浓度等因素上升为主导地位。当膜污染严重时,酸、碱及氧化剂的轮流反复清洗也成为有效的手段,而采用专用膜清洗剂和专业的清洗方法,会使清洗的效果更加显著。