新闻动态

新闻动态

绿泽源提供专业膜产品定制化解决方案

如何减少MBR膜清洗频次? (详解4大实操控制方法+16大污染影响因素)

2021-12-01 管理员 阅读 272

自MBR工艺问世以来,其便因占地面积小,出水水质好,有机负荷率大,污泥产量少等而在世界范围内得到广泛应用,尤其在城市污水处理中发展迅速。

但是由于运行过程中需要对膜污染进行有效控制,而必须采取加大错流速率,曝气等手段,使得MBR运行过程中消耗大量能源。
那么针对这些问题,MBR操作人员究竟该怎么做?才能快速找到膜污染根源,并给予精准打击,以此减少清洗频率。
 
图片
膜污染是怎么产生的?
图片

严格来讲,膜污染是指在运行过程中处理物料的微粒,胶体粒子或溶质大分子由于与膜发生物理化学相互作用或机械作用而引起的吸附或者沉积而造成的膜表面覆盖及膜孔堵塞的现象。

微信图片_20211201103137.jpg

膜污染现象非常复杂,包括多种机理。其中,
浓差极化是表面形成滤饼层的主要原因,主要沉积颗粒有悬浮固体,胶体和微生物群。
有机和无机物污染是指有机和无机物吸附于膜表面和膜孔中产生的污染。
生物污染是微生物群在膜表面附着生长而产生的生物膜。
结垢现象是当膜表面溶解的盐的浓度超过其溶解度时产生的,不是主要的膜污染原因。
膜污染通常用于概括所有导致膜透过流量下降的现象,根据清洗方法不同,膜污染可以分为:
1、短时间内由于浓差极化、膜孔污染和凝胶层的形成使通量下降的可逆污染,通过反洗,曝气,错流等表面清洗方法可以迅速去除的污染,一般指短期污染。
2、物料颗粒与膜材料发生的长期作用而产生的不可逆污染,不能被物理清洗方法去除,但可以通过化学清洗恢复通量的污染,一般指长期污染。
3、长期运行过程中不能被任何清洗方法所去除的污染称为不可恢复污染。


图片
膜污染受哪些因素影响?
图片

一、污泥混合液特性
膜生物反应器中的膜污染物质的来源是活性污泥混合液,污泥混合液对膜的污染极为复杂。

1、EPS和SMP

胞外聚合物(EPS)和溶解性微生物产物(SMP)都是微生物代谢产物,成分大致相同,它们对膜污染有着重要且复杂的影响,是MBR过程中最主要污染物。
EPS浓度过高,会增大混合液粘度而不利于溶解氧的扩散,使污泥系统充氧困难,从而影响菌胶团的正常生理活动,从而使膜过滤阻力升高。而EPS含量过低,会引起絮状物分解,从而对MBR的运行不利。
因此,存在一个最优EPS值,使絮状物结构稳定,并且不会引起高的膜污染趋势。
研究发现大部分SMP分子量小于1KDa和大于10KDa,小分子量的溶解有机物,在通过膜的同时,易堵塞膜孔,造成膜污染,并成为出水中主要残留有机物。
同时,SMP的特性与组成也受到多个运行参数影响。
一般来说,水圈COD君认为MBR中SMP对膜的污染趋势随MLSS的增加,有机物载入量的下降,以及溶解氧的升高而减弱。
2、混合液悬浮固体浓度MLSS
MLSS浓度直接影响混合液粘度,粘度升高是MLSS上升引起混合液过滤性能下降的主要原因,如果错流速率或者曝气强度不足以冲刷掉附着在膜表面的固体,将很快引起污染层的产生。
3、粘度
混合液粘度受MLSS影响,MLSS浓度高于临界值时,粘度随固体浓度增加而指数升高。
在中空纤维MBR中,混合液粘度影响气泡大小,及纤维膜在反应器中的灵活性。另外,粘度升高会使溶解氧DO传递效率下降,低溶解氧浓度会加剧膜污染趋势。
4、污泥亲疏水性
许多研究结果表明污泥中亲水性溶解有机物对膜污染的发生起到负面作用。然而,也有研究发现高疏水性絮状污泥同样会引起膜污染。
污泥的疏水性和表面电荷都与胞外聚合物的组成和性质以及丝状细菌生长指数有关,丝状细菌过量繁殖会产生大量,使电势下降,絮状污泥形状不规则,疏水性增强,导致严重的膜污染。
5、污泥颗粒大小
膜通量下降主要是由于2um左右的颗粒引起的。一般来说,颗粒尺寸越小,颗粒越易在膜面沉积,形成的沉积层也越致密,透水性越小,故颗粒尺寸过小将加剧膜污染。
6、污泥沉降指数SVI
尽管对膜污染没有直接影响,但污泥沉降指数(SVI)能够反映出混合液中的有机物质的沉降性。
目前不能沉降的有机物质,如胶体,溶解有机物,被普遍认为是膜的主要污染物质。

二、MBR过程的操作条件

操作条件直接或间接影响着膜污染和污泥的性质和组成。
7、污泥停留时间(SRT)
实际结果表明,增加SRT可以减少SMP和EPS的产生,膜污染率也会随之降低
但是,过长的SRT会使污泥浓度过高,也会带来过高的粘度并影响到传质和反应器的流体力学,导致更严重的膜污染。一般城市污水处理中膜生物反应器的SRT为5-20天。 
8、水力停留时间(HRT)
虽然HRT对膜污染没有直接影响,但是短HRT会给微生物提供更多的营养物质,而使微生物快速生长,导致MLSS浓度升高,并且使通量增加,从而会增大膜污染发生的可能。
9、温度和pH
对比不同季节温度不难发现,低温期可逆污染更加严重,高温期不可逆污染发展更迅速。
MBR运行pH范围一般是6-9,范围之外,反应器中的硝化细菌会迅速减少,导致硝化作用受到抑制。当pH值高于其临界值时,膜污染迅速,而当温度升高时,最大允许pH值就会降低。