膜污染ppt课件

1、.,1 膜污染定义及分类 2 膜污染的来源 3 膜污染的模型 4 膜污染的分析技术 5 膜污染的影响因素 6 膜污染的防治,CONTENT,.,膜污染,1 膜污染的定义及分类 1.1狭义的膜污染: 膜污染是指在膜滤过程中，由于原水中的微粒物、胶体粒子或溶质分子，与膜之间存在物理化学作用或机械作用，而在膜表面及膜孔内部的吸附或沉积，致使出现膜孔堵塞或变小、膜过滤阻力增大、膜通量不可逆下降等膜水力性能降低的现象。即国际纯粹与应用化学协会(IUPAC)定义的膜污染。 1.2广义的膜污染: 除了上述膜孔堵塞和表面沉积，还包括由于可逆的浓差极化导致的凝胶层的形成。,.,膜污染,膜污染及分类,1.3分类:

2、 根据水力清洗对膜污染去除的情况，将膜污染分为可逆膜污染和不可逆膜污染两大类。 一般认为，可以通过正常运行周期设定的物理清洗去除的膜污染视为可逆膜污染，在膜表面形成的滤饼层所导致的膜污染，一般被认为是可逆膜污染； 反之，将不能通过正常运行周期所设定的物理清洗去除，在整个超滤过程中不断累积，最终必须通过化学清洗才能去除的膜污染称为不可逆膜污染。,.,膜污染,2 膜污染的来源 2.1滤饼层,滤饼层主要是指水透过膜时被截留下来的部分活性污泥和胶体物质,在滤压差和透过水流的作用下堆积在膜表面而形成的膜面污染。其中有无机污染物,也有有机污染物。无机污染物主要是钙、镁、硅、铁等的碳酸盐、硫酸盐和硅酸盐的结

3、垢物,最常见的是CaCO3和CaSO4。 有机污染物主要是蛋白质、絮凝剂、天然高分子等有机胶体和容易在膜表面附着的溶解性有机物,它们在氢键、色散力和憎水作用下被吸附在膜上。 滤饼层是一种可逆污染 ,一般可以通过水力清洗等定期清洗消除污染 ,快速恢复部分膜通量 。,.,膜污染,2.2 溶解性有机物质,溶解性有机物是 MBR 膜在抽吸过程中出现浓差极化现象的重要原因之一 ,反应器污水中自身的溶解性高分子有机物、大分子的微生物可溶性代谢产物都容易通过浓差极化作用而在膜表面形成凝胶层 ,或被膜内的微孔表面所吸附或结晶 , 堵塞孔道, 使膜通量减少。,.,膜污染,2.3 微生物污染,微生物也是造成膜污染

4、的一个主要因素 。微生物污染主要由微生物及其代谢产物组成的粘泥引起 ,膜表面易吸附腐殖质 、 聚糖脂 、 微生物新陈代谢产物等大分子物质 。 膜内的微孔中也有微生物生长所需的营养物质 ,适宜微生物生存 , 因而不可避免地有大量微生物滋生 ,极易形成一层生物膜 , 造成膜的不可逆阻塞 , 使膜通量下降 , 成为膜污染的一个重要原因。 如刘锐等发现在中空纤维膜的微孔中有大量的丝状菌 、 球状菌和短杆状菌。 F l e mm i ng等提出了膜被微生物污染的 4阶段学说: 首先有机大分子物质吸附在膜组件上 ,然后进水体系中粘附速度快的细胞形成初期粘附过程 ,粘附后期大量群集生物生长 ,最后在膜表面上

5、形成生物膜 。 膜污染还与膜材料、膜孔径的大小及分布、膜性能及原水的特性密切相关。 关于膜污染机理目前还没有统一的理论，但文献中一致认同原水中颗粒物与膜材料之间的相互作用是影响膜污染的最主要因素。,.,膜污染,3膜污染模型,根据膜污染的特征,一般可以用完全堵塞污染模型、滤饼层过滤污染模型、标准堵塞模型和中间堵塞污染模型来进行描述,.,膜污染,4 膜污染的分析技术,对膜污染的分析方法包括宏观和微观两个方面: 在宏观上，通过研究过滤过程中的水质、膜通量和各种过滤阻力的变化，分析得到通量（或跨膜压差）的变化规律。 在微观上，通过研究污染膜（物）的成分、形态、分布等，从而对膜污染的机理和进程加以解释和

6、分析。微观上对膜污染的研究，需要通过各种必要的仪器分析测试手段加以实现。,.,膜污染,4 膜污染的分析技术,4.1常规检测 主要的测试指标包括：浊度、pH 值、高锰酸盐指数（CODMn）、总有机碳（TOC）、紫外吸光度（UV254）。,4.2仪器分析测试 为了分析污染物的结构、组成和性质，需采用各种现代化的仪器分析手段，对污染前后的膜进行微观分析。 4.2.1微观形貌分析 一般采用直接观察法，主要用于表征膜上污染物的形态，包括透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、场发射扫描电镜（FSEM）、原子力显微镜（AFM）等,.,膜污染,4 膜污染的分析技术,4.2.2成分分析 采用 X

7、射线光电谱（XPS）、红外光谱（IR）、等离子发射光谱（ICP）、能量色散 X 射线光谱分析（EDX）、紫外分光光度计等仪器分析手段 、傅立叶红外光谱仪分析。 4.2.3在线监测 采用超声时域反射计可以进行膜污染的实时检测和膜清洗的表征。,.,膜污染,4.3 扫描电镜,扫描电镜（SEM）可放大十几倍到几十万倍，其分辨率可达 3 nm。用扫描电镜拍摄图像时，对样品的制备有一定要求。应尽可能保持样品的表面结构完好，样品干燥并有良好的导电性能，因此，在进行扫描电镜观察前，需对样品作相应的处理。但是，要注意在操作过程中不能使样品产生变形和污染。 基本使用方法: 先将所要观察的膜丝截取一断，待自然风干后

8、备用。用扫描电镜观察膜丝前，需要用离子喷溅仪在膜丝上镀一层金膜，以加强其导电性。若对膜丝的横断面进行观测时，需将膜丝在液氮中浸渍后，在低温下用镊子将其脆断。这样可以尽量保持膜丝断面的原样，不会使截取的断面因受挤压而发生变形。,.,膜污染,4.3扫描电镜,.,膜污染,膜污染的影响因素,5.1膜和组件的特性 膜的孔径、材质、表面电荷、粗糙度及亲疏水性和膜构型 5.2微生物特性 微生物组成、微生物参数及絮体特性 5.2操作运行条件,.,膜污染,6 膜污染的防治,6.1膜污染的控制 1提高膜性能 2优化运行条件 3调控混合液的特性 4优化膜清洗 6.2膜污染的清洗 1物理清洗 指曝气冲洗、高速水流清洗、气/水反冲洗、载体机械冲刷等冲洗膜表面。方法主要有反冲洗和膜松弛（暂停过滤）