目前,普遍认为MBR膜污染的影响因素主要包括膜本身性质、操作条件和污泥混合液性质,
其又可细划分为孔径尺寸、膜材料、曝气量、运行方式、污泥浓度和胞外聚合物(EPS)等。
膜孔径大小对过滤通量和运行周期变化有影响。容永鑫对四种不同孔径的膜组件进行了
对比,实验表明微滤膜通量明显大于超滤膜通量。且随着膜孔径的增大,相同时间膜阻力上升的速度越快,膜组件受污染程度越严重,这一阶段的膜污染主要是膜孔被小分子物质阻塞所致。目前已经商品化的膜元件材料有聚乙烯(PE)、聚雨烯(PP)、聚醚砜(PES)、聚雨烯腈
(PAN)和聚偏氟乙烯(PVDF)等”1、王志伟”1等研究3种不同膜材质(PAN、PES和PVDF)
在浸没式厌氧膜生物反应器(SAMBR)中的过滤性能表明,在同样操作条件下,PAN的通量维持在较高水平,膜污染速度缓慢。蛋白质和多糖是AnMBR(厌氧膜生物反应器)的优先污染物,两者均属憎水性物质,亲水性膜表面与水的界面能较低,更利于清水通过,应用亲水性膜可以保持较高的透过量,其抗污染的能力较强。董声雄”⋯的研究表明,在强氧化性、强碱条件下,将PVDF超滤膜表面分子链中的HF脱去,变为不饱和双键,在酸性还原条件下,再进行亲核反应,加入羟基,为消除其表面化学不稳定性,用10%甘油水溶液和0 5%PVP水溶液进行处理,在表面带上亲水性基团。处理过后,膜的纯水通量可恢复到原有的95%,这也证明亲水性膜对膜通量的恢复有积极作用。
曝气为污泥混台液提供了溶解氧,并因气液两相流而强化了膜过程性能。随着曝气强度的改变,气液两相剧烈冲刷膜表面,破坏膜面浓差极化和滤饼层的形成,缓解了膜面上污染物的吸附累积;适度的曝气可以破坏浸没式MBR膜面浓差极化,干扰滤饼层形成,抑制凝胶层析出;过量的曝气则会破坏生物絮体,因高的错流流速产生的剪切效应使得污泥颗粒变得琐碎,导致细小胶体粒子和溶解性部分增多,增加了膜孔吸附和堵塞的机会,加剧了膜污染的进程.张传义等人研究在其他条件相同时,改变曝气量,在较低曝气强度48(m3/(时·h))时,膜的过滤压差上升速度快;84(m3/(Ill2·h))时上升速度变慢,反而在120(Ill‘/(时·h))时,膜过滤压差上升速度又变快,这就验证了不同膜生物反应器的运行需合理调节曝气量,同时欧阳科等人研究曝气量对膜污染的实验中表明,曝气量越大则蛋白质在溶解性微生物代谢产物(SMP)中所占比例越高,根据“相似相溶”理论,憎水性的蛋白质与憎水性的聚丙烯膜材料产生强烈的吸引和结台作用,造成严重的膜污染.因此,对于长期运行的MBR,并非曝气量越大越好,应根据水质和混合液的具体情况进行优化。间歇出水方式能够把附着在滤饼层上面的沉积清除去一部分,其中抽/停时间比是影响膜污染速率的关键。经过实际操作发现,经过合理的缩短抽吸时间来减缓膜污染的效果会比延停抽时间更加有效。常用抽吸时间为8—13min,停抽时间为2—5min,在此时间范围内膜滤压力可以得到更好的释放,并增加了膜表面污染物的反向传递次数,对于污染物的去除起到了良好的效果,在一定程度上使膜滤能力恢复,进一步减轻膜污染.
污泥浓度MESS和污泥粘度对膜污染也有一定的影响,过低的污泥浓度会减弱它对溶解性有机物的降解和吸附效果,增大MBR上清液中溶解性有机物(易被膜表面吸附或堵塞膜孔)的浓度,导致膜通透量下降。过高的污泥浓度会导致污泥粘度加大,从而使污泥易沉积在膜表面,形成较厚的泥饼层,造成膜污染阻力增加,使膜污染情况变严重。污泥浓度存在一个临界值,Rosenberger等人报道过,15∥L作为污泥浓度临界值,低于或高于该值都会对膜通量产生不利的影响;当污泥浓度低于6pa/L时,膜孔堵塞严重,提高污泥浓度即可降低膜污染;当污泥浓度为8—12JE时,浓度对膜污染影响较小.当污泥浓度高于15∥L时,会迅速形成滤饼层,对膜起到潜在的保护作用,除了改变污泥浓度和粘度减缓对膜污染的影响,还可以改善混合液的理化特性,如加人PAC、阳离子絮凝剂等改善污泥絮体的性质,提高混合液的可滤性,减缓滤饼层的形成。李正等人向MBR反应器中添加移动载体,强化反应器内混合液的紊流状态,同时软性载体与膜丝发生碰撞,在膜表面产生摩擦作用,增强了膜丝的振动,膜污染过程得到有效减缓。DingA等人的研究表明ca“的添加能够减缓初期膜污染,与对照组相比较,c一+的加入降低了47 7—60 7%浓度的可溶性胞外聚合物(SEPS)(或可溶性微生物产物,SMP).阻力模型的分析显示,ca2+的加人能够减少42 8%滤饼阻力(RC)并且延迟-TL堵塞模型到滤饼形成的转变。张建鹏在新型折板膜组件的优化设计的研究中表明,折板膜组件的最优竖直倾角为15,在该竖直倾角下,相对于平板膜组件其可以最高稳定提升50 3%的通量,并通过PIV(粒子成像测速)测试证明该角度的折板膜面附近存在最优的流体力学条件,有效提高膜通量减缓膜污染。