（环境工程专业论文）膜生物反应器混合液特性对膜污染的影响.pdf

摘要 在膜法水处理工艺中，膜生物反应器( m b r ) 技术是实现废水处理和污水再生 回用的一项极具创新和竞争力的新工艺。m b r 是生物处理系统和膜组件组合而 成的一种污水处理工艺，与传统工艺相比具有明显的优势。m b r 工艺由于膜的 截留作用，出水水质优良、有机物去除率高、高负荷率、污泥产率低、占地面积 小。然而膜在分离过程中很容易受到污染，膜污染缩短了膜的使用寿命，降低了 膜通量，提高了运行费用。因而膜污染是m b r 工艺进一步商业化推广与发展应 用的最大障碍。 本研究重点考察了m b r 内污泥混合液性质对膜污染的影响，该研究包括以 下内容： ( 1 ) 研究了溶解性微生物产物( s m p ) 的累积行为及其对m b r 操作运行的影 响。在9 0d 的实验过程中，对总有机碳( t o c ) 、分子量分布 m s ) 、比耗氧速 率( s o u 鼬定期进行了监测，采用死端过滤实验用来检测溶解性微生物代谢产物 对膜污染的影响。实验结果表明：在运行过程中，s m p 浓度呈先下降后增长的 过程，而后有所下降并趋于稳定；随着实验运行，s m p 中分子量大于1 0k d a 的 浓度增加显著，此部分s m p 对污泥活性和膜污染影响较大，对m b r 的出水水 质影响较小。 ( 2 ) m b r 污泥混合液中的微生物代谢产物，如胞外聚合物( e p s ) 、s m p 对膜 污染的影响进行了监测。在m b r 运行的不同阶段，取污泥混合液进行可滤性的 测定。实验结果表明：在m b r 运行过程中反应器内累积的微生物代谢产物( e p s 与s m p ) 对污泥混合液的可滤性有负面的影响。s m p 中相对分子量m f w ) 在3 1 0 k d a 的有机物浓度直接影响膜孔堵塞阻力；膜在过滤过程中泥饼层的形成是膜污 染的主要原因，污泥混合液中e p s 含量和s m p 中m w 1 0k d a 的有机大分子对 泥饼层阻力影响显著。通过傅立叶转换红外光谱分析污染层中的e p s 和s m p 发 现，e p s 中蛋白质、多聚糖、腐殖酸是膜污染的主要物质，s m p 中主要以多聚 糖和腐殖酸为主。 ( 3 ) 在贫营养条件下考察了污泥混合液中s m p 对膜污染的影响。在1 6d 的 运行中，对混合液中s m p 浓度及分子量分布( m w d s ) 进行了定期的监测，采用死 端过滤实验装置用来检测s m p 对膜污染的影响，采用修正污染指数( m f i ) 表征 s m 对膜表面形成凝胶层所造成的阻力。实验后期发现反应器内累积了高浓度 的大分子s m p ( m w l ok d a ) ，其产生与微生物的内源呼吸过程有关。凝胶层的 形成是膜通量下降的主要原因，s m p 中大分子有机物浓度对m f i 影响较大， m w l ok d a 的有机物与m f i 相关性显著。 ( 4 ) 主要研究了曝气强度对m b r 膜污染的影响。2 套m b 风采用恒流出水 模式连续运行6 0d ，曝气强度分别为5 0 0 及1 0 0l h ，应用污泥混合液过滤实验 装置来检测不同阶段污泥混合液的可滤性。实验中对不同曝气强度下的s m p 浓 度及分子质量分布、颗粒粒径分布、e p s 含量进行了测定。结果表明，过高的曝 气强度将恶化了污泥混合液的可滤性，增加了膜污染速率。进一步研究表明，曝 气强度的增加导致了污泥混合液上清液中相对分子质量大于1 0k d a 的s 御浓度 的增加，此部分大分子有机物浓度直接影响了污泥混合液的可滤性。过高的曝气 强度也导致了污泥絮体中1 一1 0 岬细小颗粒和e p s 含量的增加。 ( 5 ) 主要考察了投加三氯化铁对m b r 膜污染减缓的影响。比较了复合式膜 生物反应器( 以b r ) 和传统膜生物反应器( c m b r ) 污泥混合液的可滤性。m f i 和 污泥絮体的z e t a 电位用来确定三氯化铁的最佳投加量。f e ( i ) 提供的正电荷强 化了污泥混合液中有机大分子和污泥絮体的电中和，当f e ( ) 的投加量为1 2 m m o l l 时，延缓了膜污染的速率。稳定阶段的蹦b r 膜污染速率大约是c m b r 的4 0 。在三氯化铁最佳投加量的条件下，f e ( i 田通过混凝作用强化去除了上清 液中m w 1 0k d a 的s m p ，此部分有机物的去除有助于提高污泥混合液的可滤 性，同时减少了污泥混合液中1 1 0 岬细小颗粒的数量。污泥絮体颗粒粒径分布 及e p s 元素分析表明，f e ( i ) 与e p s 中的负电官能团相互作用，增大了污泥颗 粒粒径。通过与c m b r 对比，对于蹦b r 污染膜经过蒸馏水清洗，然后用e d t a 溶液清洗膜通量恢复程度最高。 关键词：膜生物反应器：溶解性微生物产物；分子量分布；胞外聚合物； 修正的污染指数 a b s t r a c t a m o n gm e n l _ b r 觚ep r o c e s s e s ，m e n 而瑚eb i o r e a c t o r ( m b r ) t e c h i l 0 1 0 9 yi sa n i n n o v a t i v ea n dp r o m i s i n go p t i o nf 0 rw a s t e w a t e r 仃e 锄e n ta i l dr e u s e m b ri sa c o n l b i n a t i o no fm e l b 删1 e 锄da c t i v a t e ds l u d g ep r o c e s s ，h a sg a i n e dc o n s i d e r a 【b l e a 牡e n t i o nd u et 0p o t e n t i a la d v a n t a g e s0 v e rt h o s eo fc o n v e n t i o m lb i o l o 百c a lt r e 砌e n t p r o c e s s e s hc o m p a d s o nw i t ht 1 1 ea c t i v a t e ds l u 电es y s t e m ，t h em b rh 舔m 甜t sw i t l l r e s p e c tt ot h ec o m p l e t er e m o v a lo fs o l i d s 丘o me m u e n t ，o 唱a n i cr e m o v a l s ，ah i 曲 l o a d i n gm t ec 印a b i l i t ) ，l o we x c e s ss l u d g ep r o “c t i o na n ds m a l l l 锄dr e q u n m e n t h o w e v e r ，m 锄b 啪e sa r ep r o n et 0f 0 u l i n g 丘o mi m e r a c t i o n sb 咖r e e nt h em e m 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o no f 趾a c t i v a t e ds l u d g ew e r e 咖d i e d 姗ga16 一d a yp e r i o d ，t h ee x p e r i m c n t w 觞证v e s t i g a t i e dw i t h o u t 加t r i e n ta d d i t i o nt 0t h ec l o s e ds y s t e m d i s s o l v e do r g a n i c c a i b o n ( d o c ) a n dm w d so fb u l ks o l u t i o nw e r ep e r i o d i c a l l ym o n i t o r e d t h e ( 1 e a d _ e n df i l n 嘶o nt e s t sw c r ei l s e dt 0i n d i c a t et h es m pe 旋c to nm e m b r 弛e 蠡眦i i n g f u 劬锄o r e ，t h em o d i f i e df o u l 咄i n d e x ( m f dw a sl l s e dt 0i n v e s t i g a t et h eg e ll a y e r r e s i s t a n c eo f b u 墩s o h i t i o nc l o s e l yr e l 砷e dw i t ht 1 1 es m p a c l 嬲t a ni m p o r t a mi n c r e a s e i n 也ec o n c 删i o n so f s m pw i 也m w 1 0k d ai nt 1 1 er e a c t o rw 舔o b s e r v o d 、h i c h m a yb er e l a t e dt 0 也ec e l l u l a rc o m p o n e n td e 铲a d a t i 叽丘o me n d o g e n o u sm e 例的l i s m t h eg e l l a y e rr e s i s t a n c ew a so ：b s e r v e dt om a k et h eh i g h e 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la n dc h e m i c a lw a s h i l 培o ft 1 1 e m e i n b r a n ef o rh m b rw e r ec o m p a r e dw i t l lc o n v e n t i o n a lm b r d e i o n i z e dw a t e r c l e 锄i n gf 0 1 l o w e db yam e 切1c h e l a t i n ga g e n t ( e t h y l e n ed i 锄i n et e 缸孤c e t i ca c 斌 e d t a ) w a sh i 曲l ye 仃_ e c t i v ef o rt h ef o u l e dm e m b m eo f h m b r k e yw o i m s ：m e 玎曲啪eb i o r e 砌o f ( m b r ) ；s o l u b l em i c r o b i a l p r o d u c t s ( s m p ) ； m o l e c u k i rw e i g h td i s t r i b u t i o n s ( m w d s ) ；e x 缸a c e l l u l a rp o l y m e r i c 翻l b s t 锄c e s ( e p s ) ；m o d i f i e d f o u n n gj n d e x 0 垤f i ) 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨鲞墨堂或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：铉衅 签字吼 ? 8 年j ? 月方日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解苤盗盘鲎有关保留、使用学位论文的规定。 特授权墨鲞盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：铉：2 牟 导师签名： 渐 签字日期：狲譬年i2 月弓1 日 签字日期：二沁晤年) 月多曰 第一章绪论 1 1 砌r 研究现状 第一章绪论 水资源与环境问题越来越受到人类社会的重视，尤其是面对水资源短缺问题 和人们环保意识的增强，污水再生回用已成为了解决现今水资源问题的关键所 在。传统污水再生处理工艺存在着处理装置容积负荷低、出水水质不达标、占地 面积大、管理操作复杂等一系列问题。针对上述问题，各种新型的废水处理再生 技术应运而生，其中最引人注目的是将膜技术应用于废水处理中所形成的膜生物 反应器( m e m b 啪eb i o r e a c t o r ，m b r ) 工艺。 m b r 是一种高效膜分离技术与活性污泥法相结合的污水处理工艺。与传统 处理工艺相比，该工艺具有较高的生物降解效率和较低的污泥产率，占地面积小， 硝化能力强，出水水质稳定等特点。另外，在膜生物反应器中，原污水中的各种 可溶解和难降解的有机物质，以及微生物产生的代谢产物，可以分别保留在生物 反应器内，从而提高了出水水质。m b r 在废水资源化及中水回用方面存在巨大 的潜力，受到了国内外的普遍关注。 1 1 1m b r 技术在国内的研究现状 国内关于m b r 工艺的研究最早出现在1 9 9 1 年水处理技术上岑运华的报 道【l 】。从此国内的重要研究机构，例如：天津大学、清华大学、同济大学、中国 科学院、哈尔滨工业大学等开始重视这一课题，先后培养了近百名的博士和硕士 高级人才，有力地推动了国内m b r 的研发活动和技术进步【2 】。 w a n g 【3 】等总结了从1 9 9 1 年到2 0 0 6 年国内研究者发表在国内外水处理刊物上 关于m b r 工艺的7 2 2 篇报道( 其中中文报道6 0 0 篇，英文报道1 2 2 篇) ，通过分析这 些文献，可以很清楚的了解国内m b r 工艺研究的现状和发展的趋势，主要结论 有： ( 1 ) 地区分布：2 0 0 0 年以后m b r 工艺逐渐成为了国内科研机构的研究热点。 国内主要缺水地区，如华北及东北的科研机构对m b r 工艺污水资源化这一课题 更加关注。东部地区虽然水资源丰富，但对污水排放有较高的限制，因而东部地 第一章绪论 区的研究者更多的关注了m b r 工艺能很好的满足排放要求的特点。 ( 2 ) 研究内容： m b r 工艺的研究内容主要集中在膜污染及其控制、对不同 废水处理的研究和m b r 工艺的其他应用上。其中膜污染及其控制主要包括抗污 染膜材质的研究、提高活性污泥混合液的可滤性和优化操作条件三个方面；不同 废水的研究主要有市政生活污水、工业废水、微污染或饮用水、其他废水；m b r 工艺在其他领域的研究主要包括对垃圾渗沥液的处理、微生物发酵等。 ( 3 ) 实际工程：国内应用m b r 工艺用于污水处理的实际工程有2 6 4 座，主要 分布在北部和东部，其次分布在东北；从处理污水种类而言，全国有1 1 7 座m b r 工艺处理工业废水，处理生活污水的有1 3 7 座；处理能力在1 0 0 0m 3 d 的污水处理 厂有2 2 5 座，处理能力超过1 00 0 0m 3 d 有1 0 座，二者之间的有2 9 座；国内应用m b r 工艺污水处理厂仅有1 3 家应用了平板膜，其余都应用了中空纤维膜。 1 1 2m b r 技术在国外的研究现状 m b r 起源于2 0 世纪6 0 年代的美国，m b r 的研究与应用可分为三个阶段：第 一阶段( 1 9 6 6 1 9 8 0 年) ：1 9 6 6 年，美国的d o r ro l i v e r 公司首先将m b r 用于废水处理 的研究；1 9 6 8 年，s m i m 等将好氧活性污泥法与超滤膜相结合的m b r 用于处理城 市污水；1 9 6 9 年b u d d 等的分离式m b r 技术获得了美国专利。2 0 世纪7 0 年代初期， 好氧分离式m b r 处理城市污水的试验规模进一步扩大，与此同时，厌氧m b r 研 究也开始进行。此阶段m b r 工艺无论从实验室的基础研究，还是中试规模的实 际应用均取得了较满意的结果。这一时期m b r 的应用由于受当时膜生产技术的 限制，直到2 0 世纪7 0 年代后期，大规模好氧膜生物反应器才开始在北美应用。第 二阶段( 1 9 8 0 1 9 9 5 年) ：2 0 世纪7 0 年代末期，日本由于国土面积小，地表水体因径 流距离较短而导致其自净能力差、生态系统脆弱、易受污染。m b r 工艺由于具 有占地面积小和出水水质优良的特点，使其在日本应用有了很快的进展。自1 9 8 3 年到1 9 8 7 年，日本有1 3 家公司使用好氧m b r 处理大楼废水，经处理后的水做中 水回用，处理规模达5 0m 3 d 2 5 0m 3 d 。日本1 9 8 5 年开始的“水综合再生利用系统 9 0 年代计划”，将m b r 的研究在污水处理对象及处理规模方面都大大推进了一 步。目前在日本运行( 包括在建) 的膜生物反应器占全球的6 6 。第三阶段( 1 9 9 5 至今) ：进入2 0 世纪9 0 年代中后期，越来越多的欧洲国家将m b r 用于生活污水 和工业废水的处理。目前主要有四家大公司经营m b r ，他们分别是加拿大z 翩o n 公司，日本m i t s u b i s h ir a v o n 公司，法国s u e l d e d i 公司和日本k u b o t a 公司，其 中z e n o n 、m i t s u b i s h i 勋y o n 和k l l b o 谢公司生产一体式聚合物中空纤维膜组件，法 国s u e l d e 门d i 公司生产分体式管式陶瓷膜组件。加拿大的z e n o n 公司首先推出了 2 第一章绪论 超滤管式膜生物反应器，并将其应用于城市污水处理中。 y 锄一4 】等总结了1 9 9 1 2 0 0 4 年全世界范围内发表的关于m b r 技术的3 3 9 篇文 献，并关注了m b r 实际工程在北美地区的应用。通过对文献的归纳，我们可以 很好的从宏观上了解m b r 技术在世界范围内的研究和应用状况，为m b r 工艺进 一步的研究明确方向。针对3 3 9 篇文献的分析，得到的主要结论有： ( 1 ) 国家分布：全世界有3 0 个国家或地区研究m b r 技术，其中7 5 以上的研 究主要集中在8 个国家，分别为英国、美国、日本、法国、中国、韩国、德国和 加拿大；2 0 0 0 年以前，主要有4 个国家研究这一课题，分别为英国、法国、日本、 韩国，2 0 0 0 年后，德国和中国开始了广泛的研究m b r 技术。 ( 2 ) 研究内容：关于m b r 技术基础理论研究主要集中在膜污染、操作和设计 参数、污泥特性、微生物特性、能耗和数学建模上。在欧洲和亚洲，处理市政 生活污水的研究要多于工业废水，这一现象在北美则相反。基础研究中l 3 以上 的研究内容关于膜污染及其控制。膜污染的研究主要包括膜组件设计优化、操作 条件优化以减小泥饼层阻力、添加粉末活性炭提高污泥混合液可滤性、膜清洗等。 ( 3 ) 实际工程：全世界应用m b r 技术的污水处理厂有2 2 0 0 座，其中北美有2 5 8 座，大部分是中小型的。其中有2 1 9 座处理市政污水，有1 7 座污水处理厂处理能 力超过l o0 0 0m 3 d ，大部分较大规模的污水处理厂使用的是z e n o n 公司制造的中 空纤维膜。有3 9 座污水处理厂处理工业废水，其中3 6 家使用日本k l l b o t a 公司制造 的膜。尽管在基础研究领域工业废水的研究比例大于市政污水，在实际工程中， 仍然以处理市政污水为主。 1 2m b r 技术优势及膜污染问题 基于膜的用途不同，m b r 工艺类型可分为固液分离m b r 、无泡曝气m b r 和 萃取m b r3 类。黄霞等总结了1 9 9 5 年以来我国在3 类m b r 技术的研究进展【2 】， 得出的结论为：在过去的1 0 年中我国对m b r 技术的研究主要集中于固液分离 m b r 。与此相比，有关曝气m b r 和萃取m b r 类型的研究相对较少，到2 0 0 3 年后国内才有萃取m b r 和曝气m b r 的研究报道。与固液分离m b r 相比，曝 气或萃取m b r 工艺可在一些特殊污水处理领域发挥其技术优势，如萃取m b r 可用于挥发性或有毒物质的分离和处理中。曝气m b r 在以氢为电子供体的地下 水反硝化和污水的除碳脱氮中具有应用潜力。本文主要介绍固液分离m b r ，为 简单起见，简称为m b r 。 m b r 技术具有许多其他生物处理工艺无法比拟的明显优势，主要优点归纳 起来有【5 1 ： 第一章绪论 ( 1 ) 能够有效地进行固液分离，分离效果远好于传统的沉淀池，出水水质良 好，出水悬浮物和浊度接近于零，可以直接回用，实现了污水资源化。 ( 2 ) 膜的高效截留作用，使微生物完全截留在反应器内，实现了反应器水力 停留时间( h r t ) 和污泥龄( s r t ) 的完全分离，使运行控制更加灵活稳定。 ( 3 ) 反应器内的微生物浓度高，耐冲击负荷。 ( 4 ) 有利于增殖较慢的硝化细菌的截留、生长和繁殖，系统硝化效率得以提 高。运行方式的改变亦可有脱氮和除磷功能。 ( 5 ) 泥龄长。膜分离使污水中的大分子难降解成分，在体积有限的生物反应 器内有足够的停留时间，大大提高了难降解有机物的降解效率。反应器在高容积 负荷、低污泥负荷、长泥龄下运行，可以实现基本无剩余污泥排放。 ( 回系统采用p l c 控制，可实现全程自动化控制。 ( 7 ) 占地面积小，工艺设备集中。 总之，膜生物反应器具有许多其他污水处理方法所不具备的优点，特别是出 水水质可以满足目前最严格的污水排放标准。然而m b r 工艺的膜污染问题，严 重影响了该工艺的稳定性与经济性，膜污染的机理及控制已成为国内外研究的热 点。膜污染机理复杂，关系到膜材料、生物料液特性和微生物代谢产物与膜的作 用等，目前膜污染的机理尚未完全清楚，这给膜污染控制带来了很大的困难。 m b r 工艺所指的膜污染主要是膜在泥水分离过程中，活性污泥混合液中的 细小微粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜存在物理、化学或机械作用，而引起 的膜面或膜孔内吸附、沉积，造成膜孔径变小或堵塞，使膜产生膜通量与分离特 性大幅降低的现象。膜污染不仅缩短了膜的使用寿命，而且直接导致泵的抽吸水 头和曝气量增加，是造成m b r 能耗较高，运行成本增加和膜组件频繁清洗与更 换的主要原因。 在膜生物反应器中，膜处于有机物、无机物及微生物等组成的复杂的混合液 中，特别是微生物细胞具有活性，有着比物理过程、化学反应更为复杂的生物化 学反应，因此膜污染是一个很复杂的过程。从污染物的位置来划分，膜污染分为 泥饼层污染和膜孔堵塞。膜污染首先表现为膜孔堵塞，随后由于污染物在膜表面 的吸附形成饼层污染。l e e 等报道了膜孔堵塞及饼层阻力分别占膜过滤总阻力的 8 和8 0 【6 1 ，可见膜表面泥饼层的形成是膜通量下降的主要原因。近期研究发现 饼层中主要污染物为溶解性微生物产物( s o l u b l em i c r o b i a lp r o d u c t s ，s m p ) 、溶 解性无机物、悬浮物、胶体物质、胞外聚合物( e x 臼a c e l l u a rp o l y m e f i cs u b s t a n c e s ， e p s ) 。泥饼层污染物与反应器内污泥混合液可滤性相比，饼层污染物在过滤过 程中产生较大的阻力。n a g a o k a 等人发现泥饼层阻力的数量级为1 0 14 1 l 鸥，而污 泥混合液过滤阻力的数量级1 0 1 1 m k g 【7 1 。m e n g 等人研究发现在饼层污染物中小于 4 第章绪论 5 0 岬的细小颗粒占7 5 以上，而这一指标在污泥混合液中只占2 1 【引。研究还发 现饼层中生物高聚物主要成分为蛋白质和高聚糖，无机污染物质主要包含的元素 有s i 、c a 、m g 、a 1 、f e 。 m b r 在恒流操作下，膜污染程度可以通过横跨膜压差( t m p ) 来衡量。z h a n g 等对恒流运行下的m b r 膜污染机理进行了详细的阐述【9 】，见图1 1 。根据t m p 在 运行中的变化，膜污染过程可分为三个阶段： 第一阶段：以e p s 和s m p 为代表的微生物的代谢产物极易在膜面上吸附，造 成早期膜的不可逆污染，表现为t m p 迅速增加；此阶段污染物的吸附是随机的， 并未形成严格意义上的饼层，微生物絮体随搅动滑过膜表面，膜表面只残留了细 小的生物絮体和微生物代谢产物。 第二阶段：经过第一阶段，膜表面大部分已被微生物代谢产物所覆盖，生物 絮体和胶体物质更容易吸附在其表面，尽管膜出水量设定在临界膜通量以下，生 物絮体也会随机的黏附在膜表面形成“二次膜。由于吸附过程不仅仅发生在膜 孔，整个膜表面也会发生吸附现象，因而生物絮体开始形成泥饼层，然而此阶段 形成的泥饼层并未直接影响膜通量，p 表现为缓慢增加的趋势。 第三阶段：随着污染物在膜孔及膜表面的吸附或黏附，一些膜孔或膜表面污 染严重，在这些区域出水能力显著降低，因而出现了出水量在膜丝不同区域的再 次分配，加大了未受污染的膜孔或表面的产水能力，同时也加重了这些区域的膜 污染。此阶段t m p 表现为突然跳跃，膜出水能力大幅度降低。 图1 1 恒流运行下的m b r 膜污染机理【9 】 f i g 1 lf o u l i l l gm c c h a m s m s 矗玎m b ro p e 眦d a tc o 璐协n tf l u x 国| a 昨d 幻m 【9 】) 5 第一章绪论 1 3m b r 膜污染的影响因素分析 长期以来，膜污染影响因素的分析一直是m b r 领域的研究热点。影响膜污 染因素的研究对于控制或延缓膜污染至关重要：国内外对这一领域的研究主要围 绕3 个方面展开：膜材料与膜组件结构、反应器运行条件、进水和活性污泥混合 液特性。图1 2 显示了主要影响膜污染的3 个方面1 0 1 ，由于这些因素之间互相影响， 因而有必要对影响膜污染的3 个方面分别进行论述分析。 进水组成及浓度 污泥浓度1 粘度i 颗粒粒径r 絮体僧水性，表面电荷i e p sj s 口 操作条件 萼溉脚漫藻 螽( 嗍脚度簧 度 图1 - 2 影响m b r 膜污染的因素 f i g 1 2f a c t i 吣a f l t i n gf 0 曲gi nm b r 1 3 1 膜的性质与膜组件结构 膜的性质主要包括膜孔径及分布、孔隙率及膜表面粗糙度、膜材质及其亲水 性等膜本身的物理及化学性质，这些性质都会直接影响膜污染。前期研究表明： 膜的最佳物理结构应该是：膜材料厚度薄，孔径尺寸分布范围小，表面孔隙率高。 膜孔径对膜污染的影响与污泥混合液中颗粒大小有关，如果污泥混合液中的 颗粒尺寸小于膜孔径，膜孔堵塞将不可避免。从这个角度而言，似乎超滤膜要比 微滤膜更加抗污染，然而l e c l e c h 等对1 1 个实验结果比较中发现，膜孔径与膜阻 力之间并没有直接的相关性【l 。例如，在较低的错流流速( c f 下，微滤膜产生 的膜阻力大约是超滤膜的2 倍，然而在较高的c f v 下，实验结果并未证实微滤膜 所产生的阻力大于超滤膜。c h o i 等通过比较超滤和微滤膜对溶解性有机物( d o c ) 的截留效果发现，在过滤2 个小时后，二者的截留率相差不大，这表明膜表面形 6 分度 孔糙：型膜租泄椭徽毂愀组孔隙琉膜膜孔膜 jr，、tl 第一章绪论 成的动态膜控制了膜分离过程【l2 1 。通过以上研究结果，膜孔径对膜污染的影响可 以作出这样的推测：小孔径的膜在过滤初期由于截留率较高，因而膜表面形成的 滤饼层阻力较大，内部污染较小；对于孔径大的膜在过滤初期膜孔堵塞较严重， 随着表面动态膜的形成，截留作用开始提高。以上实验结果还可以得出，错流流 速对不同孔径膜的过滤阻力的影响是较大的。 m e n l e s 研究膜污染时发现【l 引，对于相同孔径的