膜汙(wu)染是膜與反應器(qi)內的汙(wu)泥混(hun)合(he)液中(zhong)的汙(wu)染物(wu)質相互(hu)作(zuo)用(yong)而(er)引(yin)起(qi)的在(zai)膜孔(kong)內或(huo)者(zhe)膜面(mian)吸(xi)附(fu)、聚集、沈(chen)澱等(deng)，從而(er)引(yin)起(qi)膜跨(kua)膜壓力的升高(恒流(liu)模(mo)式(shi))或(huo)者(zhe)膜通(tong)量的降(jiang)低(di)(恒壓模(mo)式(shi))的現(xian)象。
活(huo)性(xing)汙泥體(ti)系(xi)中(zhong)物(wu)質眾多，包(bao)括(kuo)汙水(shui)基(ji)質(zhi)、菌膠(jiao)團、微生(sheng)物(wu)細胞(bao)、細(xi)胞(bao)碎(sui)片(pian)以及(ji)微生(sheng)物(wu)代謝產物(wu)如胞(bao)外聚合(he)物(wu)(EPS)和(he)溶解(jie)性(xing)微生(sheng)物(wu)產物(wu)(SMP)以及(ji)各種(zhong)有機、無機溶解(jie)性(xing)物(wu)質等，理論上講(jiang)每壹(yi)部分(fen)對(dui)膜汙(wu)染都有貢獻。
活(huo)性(xing)汙泥體(ti)系(xi)中(zhong)的物(wu)質在膜孔(kong)內的吸(xi)附(fu)和(he)聚集形成(cheng)的汙(wu)染，稱(cheng)之為(wei)內部(bu)汙(wu)染；而(er)在膜表(biao)面(mian)聚集或(huo)沈(chen)積(ji)形(xing)成(cheng)的汙(wu)染稱(cheng)之為(wei)外部(bu)汙染。
需(xu)要(yao)指出(chu)的是(shi)，MBR的外部(bu)汙染中存(cun)在(zai)"泥餅層"汙染和(he)"凝膠(jiao)層"汙染的現(xian)象。泥餅層汙染是指大(da)量汙(wu)泥絮(xu)體在(zai)膜面(mian)沈(chen)積(ji)而(er)形成(cheng)的汙(wu)染；凝膠(jiao)層汙染則(ze)是(shi)壹(yi)些小(xiao)顆(ke)粒物(wu)質，如膠體物(wu)質、EPS、SMP 等物(wu)質在膜面(mian)的吸(xi)附(fu)和(he)聚集，這些物(wu)質的粒徑分(fen)布(bu)往(wang)往(wang)較(jiao)廣，*控制這(zhe)些(xie)物(wu)質不(bu)在(zai)膜面(mian)沈(chen)積(ji)是(shi)不(bu)可(ke)能(neng)的。
在(zai)MBR運(yun)行(xing)過(guo)程中，壹(yi)旦出(chu)現(xian)泥餅層的汙(wu)染，系統(tong)隨之會出(chu)現(xian)壓力迅(xun)速上升或(huo)者(zhe)通量急(ji)劇衰減的現(xian)象，MBR在(zai)短(duan)期(qi)內達(da)到(dao)運(yun)行(xing)終(zhong)點，需(xu)要(yao)進行(xing)膜的清洗(xi)。而(er)目(mu)，在長期(qi)運(yun)行(xing)過(guo)程中，這(zhe)些(xie)被(bei)認(ren)為(wei)"可(ke)逆"的泥餅層汙染會逐(zhu)漸向"不(bu)可(ke)逆"過渡，影響(xiang)系(xi)統的長期(qi)穩(wen)定(ding)運(yun)行(xing)。
盡(jin)管(guan)有研究(jiu)者(zhe)認為(wei)泥餅層汙染可(ke)以(yi)起到攔(lan)截(jie)細小(xiao)顆(ke)粒物(wu)等的作(zuo)用(yong)，但(dan)是(shi)壹(yi)般在MBR操(cao)作(zuo)運(yun)行(xing)中(zhong)要(yao)盡(jin)可(ke)能(neng)避(bi)免(mian)泥餅層的過(guo)渡形成(cheng)。凝膠(jiao)層汙染所帶(dai)來的是(shi)膜汙(wu)染阻力(li)緩(huan)慢(man)上升的過(guo)程，在恒流(liu)操(cao)作(zuo)模(mo)式(shi)中(zhong)表(biao)現為(wei)壓力的緩(huan)慢(man)上升，在恒壓操(cao)作(zuo)模(mo)式(shi)中(zhong)表(biao)現為(wei)通(tong)量的緩(huan)慢(man)衰減。
此(ci)外，目(mu)前關(guan)於MBR中優(you)勢(shi)汙(wu)染物(wu)的研究(jiu)與認識仍存(cun)在(zai)爭議，但(dan)是(shi)壹(yi)般認為(wei)反(fan)應器(qi)中(zhong)存(cun)在(zai)的膠(jiao)體(ti)物(wu)質以及(ji)微生(sheng)物(wu)產物(wu)是引(yin)起(qi)MBR長期(qi)運(yun)行(xing)過(guo)程中汙(wu)染的主(zhu)要(yao)汙(wu)染物(wu)，並且無機離(li)子與有機物(wu)之間存(cun)在(zai)的架(jia)橋(qiao)和(he)絡(luo)合(he)作(zuo)用(yong)會引(yin)起(qi)更(geng)加(jia)嚴(yan)重的汙(wu)染現象。
在(zai)MBR 中(zhong)，膜汙(wu)染與膜材料、汙(wu)泥混(hun)合(he)液性(xing)質以及(ji)操(cao)作(zuo)運(yun)行(xing)條(tiao)件(jian)等(deng)三(san)方(fang)面(mian)相關(guan)。因此，MBR的膜汙(wu)染控制也(ye)主(zhu)要(yao)集(ji)中(zhong)於(yu)上述三(san)方(fang)面(mian)，即(ji)高性(xing)能(neng)膜材料/膜組(zu)件(jian)研制、汙(wu)泥混(hun)合(he)液性(xing)質調控和(he)操(cao)作(zuo)運(yun)行(xing)條(tiao)件(jian)優(you)化(hua)。
膜材料和(he)膜組(zu)件(jian)是(shi)MBR以(yi)及(ji)其(qi)他膜分(fen)離(li)工藝(yi)的核(he)心(xin)，是影(ying)響(xiang)膜分(fen)離(li)工藝(yi)中膜汙(wu)染的關(guan)鍵(jian)因素(su)之(zhi)壹(yi)。采(cai)用(yong)高性(xing)能(neng)、抗(kang)汙染的膜材料和(he)膜組(zu)件(jian)是(shi)有效控制膜汙(wu)染的直(zhi)接、有效的手(shou)段(duan)。為(wei)此(ci)，目(mu)前市場上出(chu)現(xian)了(le)多種(zhong)材質、各式各(ge)樣(yang)膜組(zu)件(jian)的膜產品(pin)。從(cong)膜材料而(er)言(yan)，膜孔(kong)，徑、親(qin)/疏水(shui)性(xing)、Zeta 電位、膜面(mian)粗(cu)糙度(du)以(yi)及(ji)膜面(mian)官(guan)能(neng)團情況(kuang)等均會對(dui)膜汙(wu)染造成(cheng)影響(xiang)。
在(zai)高性(xing)能(neng)膜材料制備(bei)過(guo)程中，需(xu)要(yao)綜(zong)合(he)考慮(lv)膜面(mian)各(ge)個物(wu)理化學(xue)性(xing)能(neng)指標(biao)的影(ying)響(xiang)。目(mu)前，膜材料性(xing)能(neng)的改良包(bao)括(kuo)膜面(mian)改性(xing)與膜本(ben)體改性(xing)兩(liang)種途(tu)徑。
具(ju)體而(er)言(yan)，又(you)包括(kuo)：
①親(qin)水(shui)性(xing)改良，如等離(li)子體處理、藥(yao)劑浸(jin)泡-幹(gan)化(hua)等(deng)；
②抗(kang)汙(wu)染因子(zi)添加(jia)或(huo)接枝(zhi)，如添加(jia)功能(neng)洗(xi)滌(di)劑因(yin)子(zi)、納(na)米材料、表(biao)面(mian)紫(zi)外光(guang)照/y光照射接枝(zhi)等(deng)；
③膜面(mian)電(dian)荷修(xiu)飾(shi)；
④膜孔(kong)徑、孔(kong)隙率、粗糙(cao)度(du)等改良。壹(yi)般而(er)言(yan)，MBR 中(zhong)膜材料希望(wang)具(ju)有親(qin)水(shui)性(xing)強(qiang)、負電(dian)性(xing)高、孔(kong)徑分(fen)布(bu)均勻、粗(cu)糙(cao)度低(di)的特點(dian)。
除(chu)此之(zhi)外，值(zhi)得壹(yi)提(ti)的是(shi)壹(yi)些廉價基(ji)材，如無紡布、篩(shai)絹(juan)、不(bu)銹(xiu)鋼(gang)絲網(wang)、滌(di)綸(lun)網等(deng)可(ke)以(yi)利(li)用(yong)在基(ji)材上形成(cheng)動態(tai)膜進行(xing)過(guo)濾分(fen)離(li)，不(bu)僅(jin)取得了(le)良好的分(fen)離(li)效果(guo)，同(tong)時可(ke)以(yi)避(bi)免(mian)傳統膜汙(wu)染嚴(yan)重的問(wen)題(ti)，這(zhe)類膜基(ji)材的清洗(xi)也(ye)十(shi)分(fen)方(fang)便(bian)。當然(ran)，膜組(zu)件(jian)以(yi)及(ji)膜組(zu)器的優(you)化(hua)設(she)計對(dui)有效控制膜汙(wu)染也很(hen)重要(yao)。
混(hun)合(he)液性(xing)質是影響(xiang)膜汙(wu)染的另(ling)壹(yi)重要(yao)因(yin)素(su)，主(zhu)要(yao)包(bao)括(kuo)汙泥濃(nong)度、汙(wu)泥成(cheng)分(fen)(纖(xian)維(wei)狀物(wu)質、膠體(ti)、溶(rong)解性(xing)物(wu)質、SMP、EPS、無機離(li)子等)、汙(wu)泥粒徑、汙(wu)泥黏(nian)度、汙(wu)泥菌(jun)群(qun)等(deng)。混合(he)液性(xing)質與膜汙(wu)染之間的關(guan)聯十(shi)分(fen)復雜，且研究(jiu)結(jie)論存(cun)在(zai)著壹(yi)定(ding)的爭(zheng)議(yi)和(he)矛盾之處。
隨著研究(jiu)的深(shen)入，有關(guan)混合(he)液性(xing)質與膜汙(wu)染之間的關(guan)系有以(yi)下幾(ji)點已(yi)基(ji)本(ben)明晰(xi)：
①混(hun)合(he)液中(zhong)顆(ke)粒粒徑越(yue)大(da)越(yue)有利(li)於(yu)減輕(qing)膜汙(wu)染；
②壹(yi)般而(er)言(yan)，混(hun)合(he)液中(zhong)膠(jiao)體物(wu)質和(he)溶解(jie)性(xing)物(wu)質的濃(nong)度越(yue)低(di)膜汙(wu)染就越(yue)低(di)；
③合(he)適的MLSS濃(nong)度有利(li)於(yu)膜汙(wu)染控制；
④大(da)分(fen)子(zi)質(zhi)量的溶(rong)解(jie)性(xing)物(wu)質中壹(yi)般易形(xing)成(cheng)膜汙(wu)染；
⑤汙泥膨(peng)脹(zhang)/汙(wu)泥破碎(sui)易形(xing)成(cheng)嚴(yan)重的膜汙(wu)染；
⑥壹(yi)般而(er)言(yan)汙(wu)泥黏(nian)度越(yue)大(da)膜汙(wu)染越嚴(yan)重。
此(ci)外，汙(wu)泥菌(jun)群(qun)會影(ying)響(xiang)微(wei)生(sheng)物(wu)在膜表(biao)面(mian)的滋生(sheng)。
汙泥混(hun)合(he)液中(zhong)存(cun)在(zai)的毛(mao)發以(yi)及(ji)其(qi)他纖(xian)維(wei)狀的物(wu)質會對(dui) MBR中(zhong)膜組(zu)件(jian)產生(sheng)嚴(yan)重的纏(chan)繞(rao)和(he)堵(du)塞(sai)現象，並(bing)導(dao)致膜絲或(huo)者(zhe)膜片(pian)之間出(chu)現(xian)大(da)量汙(wu)泥顆(ke)粒或(huo)者(zhe)泥餅層的汙(wu)染，需(xu)要(yao)設(she)置(zhi)精細的預(yu)處理設施(shi)或(huo)者(zhe)在回(hui)流(liu)汙泥中(zhong)增(zeng)加(jia)處理設施(shi)。
操(cao)作(zuo)條件(jian)優(you)化(hua)對(dui)於膜汙(wu)染控制具(ju)有重要(yao)意(yi)義(yi)，其(qi)主(zhu)要(yao)包(bao)括(kuo)以下幾(ji)個方(fang)面(mian)：
①選擇(ze)合(he)適的運(yun)行(xing)通(tong)量和(he)操(cao)作(zuo)壓力，對(dui)於恒流(liu)運(yun)行(xing)模(mo)式(shi)而(er)言(yan)，其(qi)運(yun)行(xing)通(tong)量要(yao)處於次(ci)臨(lin)界(jie)通(tong)量範(fan)圍內，同(tong)樣(yang)對(dui)於恒壓操(cao)作(zuo)模(mo)式(shi)需(xu)要(yao)在(zai)次(ci)臨(lin)界(jie)壓力範(fan)圍內；
②曝(pu)氣強(qiang)度及(ji)水(shui)力學(xue)流(liu)態控制，在(zai)MBR錯(cuo)流(liu)過濾中，壹(yi)般提(ti)高曝氣強(qiang)度會提(ti)升膜表(biao)面(mian)的水(shui)力剪(jian)切(qie)力(li)和(he)錯(cuo)流(liu)過濾速率，但(dan)是(shi)也存(cun)在(zai)壹(yi)個最(zui)大(da)的曝(pu)氣強(qiang)度，超(chao)過該(gai)值(zhi)，錯(cuo)流(liu)速率並無(wu)明(ming)顯(xian)提(ti)升，也可(ke)以(yi)通過反應器(qi)優(you)化(hua)、投加(jia)惰(duo)性(xing)顆(ke)粒物(wu)、旋(xuan)轉膜/振(zhen)動膜簽(qian)方(fang)法(fa)提(ti)高水(shui)力學(xue)條件(jian)；③膜的過(guo)濾(lv)模(mo)式(shi)，采(cai)用(yong)間歇(xie)過濾(lv)有助於汙染控制，提(ti)升系統運(yun)行(xing)穩(wen)定(ding)性(xing)；
④達到壹(yi)定(ding)的操(cao)作(zuo)壓力及(ji)時進行(xing)清洗(xi)，汙(wu)染物(wu)在長期(qi)過(guo)程中性(xing)質會發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)，壹(yi)些可(ke)逆汙染會轉變(bian)為(wei)不(bu)可(ke)逆汙染或(huo)者(zhe)不(bu)可(ke)恢(hui)復汙(wu)染，及(ji)時清洗(xi)是(shi)避(bi)免(mian)汙染物(wu)性(xing)質轉化的有效手段；
⑤選擇(ze)合(he)適的HRT和(he)SRT。
操(cao)作(zuo)條件(jian)反(fan)過(guo)來又(you)影(ying)響(xiang)了(le)汙泥泥合(he)液性(xing)質，兩(liang)者(zhe)之間相互(hu)關(guan)聯。
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