膜生物反應器在工業(yè)污水處理中的膜污染與有效防治研究

喬映潭

摘要：在當前工業(yè)污水處理工作中，膜生物反應器得到了廣泛性的利用，雖然規(guī)模和范圍在不斷的增加，但是在實際實施時經(jīng)常會存在嚴重的膜污染問題，不僅會帶來二次污染的風險，還會使實際工業(yè)污水處理效果無法全面提高，所以在實際工作中需要加強對膜生物反應器在工業(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和影響因素，提出有效的防治策略。

關鍵詞：膜生物反應器;工業(yè)污水;污水處理;膜污染

膜生物反應器屬于工業(yè)污水處理工作中的重要工作環(huán)節(jié)，但是同時由于反應器內部混合液的復雜成分具有多樣性的特征，在實際實施時經(jīng)常會存在不同程度的污染問題，這對實際污水處理工作帶來諸多的問題以及困擾。所以在實際工作中需要加強對污染類型的全方位了解和認識，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行，彰顯膜生物反應器本身的優(yōu)勢。

一、膜污染和影響因素的概述

（一）性質

膜污染主要是指懸浮物或者是可溶性物質在膜表面或者是孔洞內出現(xiàn)堆積，這種堆積包含了堵塞和沉淀等等，膜污染中模孔內壁的吸附會造成毛孔的堵塞。如果膜表面的濾餅層和濃度存在一定差異性的話，那么會導致膜污染問題越來越嚴重，這給實際工作帶來諸多的問題以及困擾，因此在實際實施時需要了解膜污染的影響因素，從膜的本身性質入手來進行有效的分析和研究。對于膜的性質來說，包含的是膜材料和膜孔徑的大小，在實際工作中需要了解膜表面的性能和電荷性質等等。膜孔徑大小對于膜污染的影響主要是指反應器內混合液的性質，尤其是對于顆粒尺寸分布來說，存在著一定的不同膜內部的污染，在不同膜中產(chǎn)生了一定的差異性，大孔徑的膜不一定會產(chǎn)生更大的膜通量，通量高的膜很容易會產(chǎn)生較嚴重的堵塞，造成污染問題。在對厭氧混合液顆粒進行研究時發(fā)現(xiàn)最小顆粒堵塞問題是非常嚴重的，膜材料本身的清水性對于膜抗污染性能產(chǎn)生了較為嚴重的影響，清水性膜受吸附影響是比較小的，在此期間會產(chǎn)生更大的膜通量，空隙率較小的膜很容易在運行時存在著堵塞的問題，在實際研究時發(fā)現(xiàn)在負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程度也會得到相應的增加，這對于膜面凝膠層的形成帶來了非常嚴重的影響。

（二）污泥混合液的性質

污泥混合液的性質也會導致膜出現(xiàn)不同程度的污染，由于污泥混合液屬于復雜的多相混合液，其中包含的成分和生物反應產(chǎn)物存在著一定的差異性，并且對于主要性質來說還包含的是固體濃度和溶解性有機物濃度等等，這些都會對膜污染造成不同程度的影響，首先對于懸浮物固體濃度和溶解性有機物質來說，由于其具備較高的污泥濃度，反而會降低污泥的負荷，減少了污泥的產(chǎn)量，但是如果在實際工作中污泥量較高的話，那么會對物業(yè)分離產(chǎn)生非常嚴重的影響，膜通量會隨著污泥濃度的變化朝著反向趨勢而不斷的發(fā)展。在實際實施的過程中，混合液粘性和溶解性物質對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，抽吸壓力也會得到不斷的提高熱導致膜生物反應無法正常地運行。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，懸浮物和膠體會使膜無法正常的運行，也會對周邊環(huán)境造成一定的影響，另外還會影響污泥的過濾阻力，使得小顆粒數(shù)量在不斷的增加細胞外聚合物相結合形成的凝膠層，構成了污泥污染結構的骨架，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后續(xù)影響也是非常嚴重的，比如一些專家學者建立了顆粒尺寸對濾餅層阻力的影響圖，發(fā)現(xiàn)顆粒尺寸對于模組力的影響是較為突出的，比如尺寸越小，那么阻力就會越大，對于錯流式的過濾來說，泵產(chǎn)生的剪切力使得生物細胞出現(xiàn)較為嚴重的破裂問題，而產(chǎn)生較小的膠體和細胞形式，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，導致膜內出現(xiàn)較為嚴重的污染。在實際污染顆粒尺寸分布時，通過一體式對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

在進行膜生物反應器日常使用的過程中，操作行為也是導致膜出現(xiàn)污染的影響因素，比如相關工作人員并沒有嚴格按照相關的標準和要求來進行日常的操作，水力停留時間和固體停留時間過長，那么也會出現(xiàn)較為嚴重的膜污染問題。首先對于水力停留時間來說，很容易會出現(xiàn)有機負荷的波動，出現(xiàn)嚴重的污染問題，水力停留時間和污泥產(chǎn)量有著密切的關系，比如可以改變污泥本身的組成，影響污泥本身的生物特性，如果停留時間過長的話，那么會增加污泥的濃度，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。另外在實際工作中還會發(fā)現(xiàn)錯流流速也會出現(xiàn)膜污染，這主要是由于錯流流速是隨著剪切而引起來的擴散使得顆粒從某本位進行遷移影響，濾餅層的厚度隨著錯流流速的不斷增加，當超過臨界值的是不會對膜的性能造成一定的改善，如果持續(xù)性增加的話，那么會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。同時也會刺激胞外多聚物的釋放，使得實際的污染濃度在不斷的提高，在膜內部產(chǎn)生較為嚴重的污染問題。

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器中存在較為嚴重的膜污染問題，在實際工作中要適當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。對于膜本身的性質來說，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。在實際工作中需要嚴格遵循相關的工藝流程來進行日常的優(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

在進行混合液特性控制時，需要適當?shù)母纳苹旌弦旱奶卣鳎乐勾嬖谳^為嚴重的膜污染問題，首先可以在工藝中增加適當?shù)念A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)，滿足實際工作需求和標準，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?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，污泥粘合度會隨著污泥濃度的增加而不斷的增長和出現(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，防止對后續(xù)工業(yè)廢水處理工作帶來諸多的影響因素。在實際工作中要開展必要性的檢測和實驗工作，全面的了解在添加這一顆粒之后的優(yōu)勢，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，防止存在著嚴重的膜污染問題。在實際實施時需要注意能源的消耗，通過終端過濾和錯流過濾的優(yōu)勢，建立完整的復合系統(tǒng)，從而滿足技術和經(jīng)濟方面的要求。在實際工作中要加強曝氣的長度，膜面的沉積層去除率可以根據(jù)空氣流速和強度的變化來提高空氣流速，對于沉積層的去除效率會受到流速標準的影響。空氣流的紊亂程度也在不斷的變化，同時空氣流速的增加了。在實際實施時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重的話，那么要馬上進行停水操作，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，膜污染問題也會在不斷的加大污染范圍，在不斷的擴展，所以在實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)較為嚴重的污染問題，從而使膜能夠處于長期平穩(wěn)的運行狀態(tài)中，提升實際的處理效果。在實際實施的過程中要減少設備的死角和間隙，防止微生物變質而出現(xiàn)膜污染的問題，在實際工作中需要合理的設置和利用流道結構，使一些物質能夠及時的被水帶走，從而防止在膜內部出現(xiàn)較為嚴重的污染問題。比如在實際工作中可以運用旋轉磁盤式的反應器來改善實際的流動情況。

結束語：

在膜生物反應器應用的過程中，經(jīng)常會存在不同程度的膜污染問題，這也是膜生物反應器在推廣時需要迫切解決的問題，在實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，構建完善而針對性較強的預防方案，從而使得膜生物反應器的應用效果和水平能夠得到全面的提高，促進我國工業(yè)污水處理工作的穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻：

[1]趙新景. 膜生物反應器處理工業(yè)廢水及膜污染控制研究[J]. 山東化工， 2020， v.49;No.388（18）：236-237.

[2]高桂新. 膜生物反應器在工業(yè)污水處理中的膜污染及其防治研究[J]. 農(nóng)家參謀， 2020， No.655（10）：200-200.

國家能源投資集團有限公司煤制油分公司 內蒙古鄂爾多斯市伊金霍洛旗烏蘭木倫鎮(zhèn) 017209