膜生物反應(yīng)器在工業(yè)污水處理中的膜污染與有效防治研究

喬映潭

摘要：在當(dāng)前工業(yè)污水處理工作中，膜生物反應(yīng)器得到了廣泛性的利用，雖然規(guī)模和范圍在不斷的增加，但是在實(shí)際實(shí)施時(shí)經(jīng)常會(huì)存在嚴(yán)重的膜污染問題，不僅會(huì)帶來二次污染的風(fēng)險(xiǎn)，還會(huì)使實(shí)際工業(yè)污水處理效果無法全面提高，所以在實(shí)際工作中需要加強(qiáng)對(duì)膜生物反應(yīng)器在工業(yè)廢水處理中膜污染的有效防治。本文論述了膜污染的特點(diǎn)和影響因素，提出有效的防治策略。

關(guān)鍵詞：膜生物反應(yīng)器;工業(yè)污水;污水處理;膜污染

膜生物反應(yīng)器屬于工業(yè)污水處理工作中的重要工作環(huán)節(jié)，但是同時(shí)由于反應(yīng)器內(nèi)部混合液的復(fù)雜成分具有多樣性的特征，在實(shí)際實(shí)施時(shí)經(jīng)常會(huì)存在不同程度的污染問題，這對(duì)實(shí)際污水處理工作帶來諸多的問題以及困擾。所以在實(shí)際工作中需要加強(qiáng)對(duì)污染類型的全方位了解和認(rèn)識(shí)，采取有效的防治策略，從而使得工業(yè)污水處理工作能更加有序的進(jìn)行，彰顯膜生物反應(yīng)器本身的優(yōu)勢(shì)。

一、膜污染和影響因素的概述

（一）性質(zhì)

膜污染主要是指懸浮物或者是可溶性物質(zhì)在膜表面或者是孔洞內(nèi)出現(xiàn)堆積，這種堆積包含了堵塞和沉淀等等，膜污染中?？變?nèi)壁的吸附會(huì)造成毛孔的堵塞。如果膜表面的濾餅層和濃度存在一定差異性的話，那么會(huì)導(dǎo)致膜污染問題越來越嚴(yán)重，這給實(shí)際工作帶來諸多的問題以及困擾，因此在實(shí)際實(shí)施時(shí)需要了解膜污染的影響因素，從膜的本身性質(zhì)入手來進(jìn)行有效的分析和研究。對(duì)于膜的性質(zhì)來說，包含的是膜材料和膜孔徑的大小，在實(shí)際工作中需要了解膜表面的性能和電荷性質(zhì)等等。膜孔徑大小對(duì)于膜污染的影響主要是指反應(yīng)器內(nèi)混合液的性質(zhì)，尤其是對(duì)于顆粒尺寸分布來說，存在著一定的不同膜內(nèi)部的污染，在不同膜中產(chǎn)生了一定的差異性，大孔徑的膜不一定會(huì)產(chǎn)生更大的膜通量，通量高的膜很容易會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的堵塞，造成污染問題。在對(duì)厭氧混合液顆粒進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn)最小顆粒堵塞問題是非常嚴(yán)重的，膜材料本身的清水性對(duì)于膜抗污染性能產(chǎn)生了較為嚴(yán)重的影響，清水性膜受吸附影響是比較小的，在此期間會(huì)產(chǎn)生更大的膜通量，空隙率較小的膜很容易在運(yùn)行時(shí)存在著堵塞的問題，在實(shí)際研究時(shí)發(fā)現(xiàn)在負(fù)電的膠體和膜表面之間存在著一定的電性斥力。膜表面粗糙度的增加會(huì)使膜表面所吸附的污染物數(shù)量也在不斷的增加，但是膜附近的水流擾動(dòng)程度也會(huì)得到相應(yīng)的增加，這對(duì)于膜面凝膠層的形成帶來了非常嚴(yán)重的影響。

（二）污泥混合液的性質(zhì)

污泥混合液的性質(zhì)也會(huì)導(dǎo)致膜出現(xiàn)不同程度的污染，由于污泥混合液屬于復(fù)雜的多相混合液，其中包含的成分和生物反應(yīng)產(chǎn)物存在著一定的差異性，并且對(duì)于主要性質(zhì)來說還包含的是固體濃度和溶解性有機(jī)物濃度等等，這些都會(huì)對(duì)膜污染造成不同程度的影響，首先對(duì)于懸浮物固體濃度和溶解性有機(jī)物質(zhì)來說，由于其具備較高的污泥濃度，反而會(huì)降低污泥的負(fù)荷，減少了污泥的產(chǎn)量，但是如果在實(shí)際工作中污泥量較高的話，那么會(huì)對(duì)物業(yè)分離產(chǎn)生非常嚴(yán)重的影響，膜通量會(huì)隨著污泥濃度的變化朝著反向趨勢(shì)而不斷的發(fā)展。在實(shí)際實(shí)施的過程中，混合液粘性和溶解性物質(zhì)對(duì)于磨通量的影響是比較突出的，并且隨著混合液黏度的不斷增加，抽吸壓力也會(huì)得到不斷的提高熱導(dǎo)致膜生物反應(yīng)無法正常地運(yùn)行。懸浮物和膠體在膜污染中所占比例是比較高的，比如高達(dá)了63%，從中可以看出懸浮物和膠體屬于膜污染的主要因素，懸浮物和膠體會(huì)使膜無法正常的運(yùn)行，也會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成一定的影響，另外還會(huì)影響污泥的過濾阻力，使得小顆粒數(shù)量在不斷的增加細(xì)胞外聚合物相結(jié)合形成的凝膠層，構(gòu)成了污泥污染結(jié)構(gòu)的骨架，從而加大了污泥污染發(fā)生的程度。

（三）污泥顆粒尺寸的分布

在膜污染中污泥顆粒尺寸的分布對(duì)后續(xù)影響也是非常嚴(yán)重的，比如一些專家學(xué)者建立了顆粒尺寸對(duì)濾餅層阻力的影響圖，發(fā)現(xiàn)顆粒尺寸對(duì)于模組力的影響是較為突出的，比如尺寸越小，那么阻力就會(huì)越大，對(duì)于錯(cuò)流式的過濾來說，泵產(chǎn)生的剪切力使得生物細(xì)胞出現(xiàn)較為嚴(yán)重的破裂問題，而產(chǎn)生較小的膠體和細(xì)胞形式，之后，在膜的表面形成致密性的濾餅只有尺寸差不多的顆粒沉積，導(dǎo)致膜內(nèi)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的污染。在實(shí)際污染顆粒尺寸分布時(shí)，通過一體式對(duì)膜生物通量的影響發(fā)現(xiàn)尺寸范圍較小的顆粒往往控制著膜通量。

（四）操作條件

在進(jìn)行膜生物反應(yīng)器日常使用的過程中，操作行為也是導(dǎo)致膜出現(xiàn)污染的影響因素，比如相關(guān)工作人員并沒有嚴(yán)格按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和要求來進(jìn)行日常的操作，水力停留時(shí)間和固體停留時(shí)間過長(zhǎng)，那么也會(huì)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的膜污染問題。首先對(duì)于水力停留時(shí)間來說，很容易會(huì)出現(xiàn)有機(jī)負(fù)荷的波動(dòng)，出現(xiàn)嚴(yán)重的污染問題，水力停留時(shí)間和污泥產(chǎn)量有著密切的關(guān)系，比如可以改變污泥本身的組成，影響污泥本身的生物特性，如果停留時(shí)間過長(zhǎng)的話，那么會(huì)增加污泥的濃度，輕微的增加了顆粒的直徑。如果污泥濃度過高的話，那么會(huì)引起混合液黏度的不斷增加，從而加大膜污染發(fā)生的程度。另外在實(shí)際工作中還會(huì)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)流流速也會(huì)出現(xiàn)膜污染，這主要是由于錯(cuò)流流速是隨著剪切而引起來的擴(kuò)散使得顆粒從某本位進(jìn)行遷移影響，濾餅層的厚度隨著錯(cuò)流流速的不斷增加，當(dāng)超過臨界值的是不會(huì)對(duì)膜的性能造成一定的改善，如果持續(xù)性增加的話，那么會(huì)引起瞼潛力在不斷的提高，使得污泥顆粒破碎程度在不斷的加大。同時(shí)也會(huì)刺激胞外多聚物的釋放，使得實(shí)際的污染濃度在不斷的提高，在膜內(nèi)部產(chǎn)生較為嚴(yán)重的污染問題。

二、工業(yè)污水處理中膜污染的防治措施

（一）提升膜本身的抵抗能力

為了防止在膜生物反應(yīng)器中存在較為嚴(yán)重的膜污染問題，在實(shí)際工作中要適當(dāng)提高膜本身的抵抗能力，從而為后續(xù)處理工作提供重要的基礎(chǔ)。對(duì)于膜本身的性質(zhì)來說，出現(xiàn)膜污染之后，要選擇孔隙率較高并且孔徑適合的膜來起到重要的優(yōu)化效果，改良后的膜可以增加20%左右的膜通量，并且可以降低51%左右的生物污染問題。在實(shí)際工作中需要嚴(yán)格遵循相關(guān)的工藝流程來進(jìn)行日常的優(yōu)化，從而保證膜污染問題能夠得到有效的防治。

（二）混合液特性的控制

在進(jìn)行混合液特性控制時(shí)，需要適當(dāng)?shù)母纳苹旌弦旱奶卣?，防止存在較為嚴(yán)重的膜污染問題，首先可以在工藝中增加適當(dāng)?shù)念A(yù)處理組件，去除較為明顯的污染物，從而改善膜本身的參數(shù)，滿足實(shí)際工作需求和標(biāo)準(zhǔn)，在混合液中還可以添加PAC顆粒來改善活性污泥的可能性能，形成從而適當(dāng)?shù)奶岣吣け旧淼目棺枇π阅堋Ｔ谔砑覲AC之后，不僅可以減少了溶解性，還有助于提高膜本身的通透性，同時(shí)還可以增加生物的固體回流，減少濾餅層的厚度，污泥粘合度會(huì)隨著污泥濃度的增加而不斷的增長(zhǎng)和出現(xiàn)重度的膜污染問題，所以需要將污泥濃度控制在合理的范圍之中，防止對(duì)后續(xù)工業(yè)廢水處理工作帶來諸多的影響因素。在實(shí)際工作中要開展必要性的檢測(cè)和實(shí)驗(yàn)工作，全面的了解在添加這一顆粒之后的優(yōu)勢(shì)，從而降低膜污染的程度。

（三）優(yōu)化膜分離的操作環(huán)境

優(yōu)化膜分離的操作環(huán)境也是降低膜污染的重要影響因素，在實(shí)際工作中，需要通過終端過濾能量的合理性利用，防止存在著嚴(yán)重的膜污染問題。在實(shí)際實(shí)施時(shí)需要注意能源的消耗，通過終端過濾和錯(cuò)流過濾的優(yōu)勢(shì)，建立完整的復(fù)合系統(tǒng)，從而滿足技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面的要求。在實(shí)際工作中要加強(qiáng)曝氣的長(zhǎng)度，膜面的沉積層去除率可以根據(jù)空氣流速和強(qiáng)度的變化來提高空氣流速，對(duì)于沉積層的去除效率會(huì)受到流速標(biāo)準(zhǔn)的影響?？諝饬鞯奈蓙y程度也在不斷的變化，同時(shí)空氣流速的增加了。在實(shí)際實(shí)施時(shí)還存在一定的臨界值，如果超出這一范圍的話，那么去除效果并不是那么的明顯，如果膜面積沉積問題是非常嚴(yán)重的話，那么要馬上進(jìn)行停水操作，從而去除膜表面的一些沉積層。在特定環(huán)境下，膜本身的過濾功能是比較完善的，但是如果超出這一范圍的話，膜污染問題也會(huì)在不斷的加大污染范圍，在不斷的擴(kuò)展，所以在實(shí)際工作中要通過磨通量操作壓力的降低來減少膜污染的問題。對(duì)于恒定膜通量來說，通過恒定壓力操作的方式來避免出現(xiàn)較為嚴(yán)重的污染問題，從而使膜能夠處于長(zhǎng)期平穩(wěn)的運(yùn)行狀態(tài)中，提升實(shí)際的處理效果。在實(shí)際實(shí)施的過程中要減少設(shè)備的死角和間隙，防止微生物變質(zhì)而出現(xiàn)膜污染的問題，在實(shí)際工作中需要合理的設(shè)置和利用流道結(jié)構(gòu)，使一些物質(zhì)能夠及時(shí)的被水帶走，從而防止在膜內(nèi)部出現(xiàn)較為嚴(yán)重的污染問題。比如在實(shí)際工作中可以運(yùn)用旋轉(zhuǎn)磁盤式的反應(yīng)器來改善實(shí)際的流動(dòng)情況。

結(jié)束語：

在膜生物反應(yīng)器應(yīng)用的過程中，經(jīng)常會(huì)存在不同程度的膜污染問題，這也是膜生物反應(yīng)器在推廣時(shí)需要迫切解決的問題，在實(shí)際工作中需要全方位的分析出現(xiàn)膜污染的因素，采取有效的防治措施，構(gòu)建完善而針對(duì)性較強(qiáng)的預(yù)防方案，從而使得膜生物反應(yīng)器的應(yīng)用效果和水平能夠得到全面的提高，促進(jìn)我國(guó)工業(yè)污水處理工作的穩(wěn)定發(fā)展。

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