超濾膜污染原因探析

李同旭

（科盛環保科技股份有限公司，江蘇南京 211500）

超濾膜污染原因探析

李同旭

（科盛環保科技股份有限公司，江蘇南京 211500）

膜分離技術對許多傳統產業的發展起著關鍵作用。超濾技術被廣泛應用于食品、醫藥、工業廢水處理、生物技術、超純水處理等領域。然而，膜污染問題始終是限制其應用的瓶頸，減少乃至消除膜污染將能大大拓寬其使用范圍。因此，近年來，超濾膜污染的預防及控制措施研究依然是人們關注和研究的熱點問題。

超濾；膜污染；控制技術；進展

膜污染一直是制約膜技術在污水和飲用水處理領域大規模應用的重要因素之一，因此尋求控制膜污染的方法對于延長膜組件使用壽命，保持出水穩定以及降低維護成本有重要意義。膜前預處理具有操作簡單、不會破壞膜組件和成本較低等優點，一直是國內外學者研究的重點。常見的膜前預處理方式一般有3種：氧化預處理、吸附預處理和混凝預處理。

1 氧化預處理

氧化預處理是國內外研究中常用的一種預處理方式，常用的氧化劑主要有臭氧、液氯和高錳酸鉀等。由于氧化劑可以與水中有機污染物發生反應，破壞有機物分子結構，減少進入膜孔和沉積在膜表面的污染物數量，因此氧化預處理可以降低有機物造成的膜污染。此外，臭氧對水中溶解性有機物和UV254含量也有很顯著的去除效果。臭氧預處理天然有機物原水對陶瓷膜的膜污染影響發現，臭氧可以降低溶解性有機物含量，并且可以顯著降低由腐殖酸造成的膜污染。但也有研究得出了不一樣的觀點。原因是臭氧氧化會殺死水中的微生物并破壞微生物細胞，使得胞內有機物釋放到水中，導致超濾膜跨膜壓差升高，加劇了膜污染。但是必須注意的一點是，投加臭氧氧化水中有機污染物并不能完全反應，水中殘留的臭氧會與有機高分子材料的膜發生反應，破壞超濾膜結構。因此，選用臭氧作為氧化劑進行膜前預處理的方法時，只能選用非有機材料的陶瓷膜作為后續處理工藝聯用。除了臭氧氧化預處理，國內外研究中也常將高錳酸鉀作為氧化劑用于膜前預處理。

綜上所述，氧化預處理可以降低水中大分子有機物含量，并對緩解超濾膜污染有一定的積極效果。但是選用有機高分子膜處理城市污水或天然水源水時，應盡量減少使用臭氧作為氧化劑進行膜前預處理，而應該考慮其他氧化劑（例如高錳酸鉀）對水樣進行氧化預處理［1］。

2 吸附預處理

水中的有機污染物是造成超濾膜污染的重要因素，吸附劑可以吸附水中有機污染物，有效降低污染物的含量，從而減少進入膜孔和沉積在膜表面的有機污染物質量，減緩膜污染。粉末活性炭是一種具有大比表面積、強吸附能力等優點的常用吸附劑，被廣泛應用于與膜技術聯用的膜前預處理。

粉末活性炭與超濾或微濾聯合工藝可以有效去除天然有機物和人工合成有機物，維持較高的膜通量，提高了出水水質。投加粉末活性炭使得進水中的有機物種類減少，并降低了色譜峰的總面積，表明聯合工藝對于水中有機污染物的去除效果明顯優于未投加粉末活性炭的條件。但是一些學者的研究得出了不一致的結果。無論是否對進水進行臭氧氧化預處理，投加粉末活性炭均會導致再生纖維超濾膜的通量升高，加重膜污染。微濾膜在處理含有膠體有機物的進水時，粉末活性炭的投加并不能去除水中膠體物質，而投加的粉末活性炭會與膠體物質相互作用，形成更加密實的濾餅層，導致膜污染加重。此外，粉末活性炭對減少膜污染的效果還取決于超濾膜的材質，尤其是膜的親疏水性。粉末活性炭并不能加重或減輕疏水性超濾膜的比通量下降情況，但是卻可以緩解親水性超濾膜的比通量下降情況。

綜上所述，粉末活性炭具有良好的吸附特性，可以降低水中溶解性有機物的含量，降低污染物的濃度。但粉末活性炭作為膜前吸附預處理與超濾聯合工藝對于緩解超濾膜的效果各不相同，往往受到水質條件和運行條件的影響。

3 混凝預處理

原水中中性有機污染物是造成微濾膜污染的主要原因，而混凝預處理可以有效提高天然有機物的去除率，進而減輕微濾膜污染。超濾膜的跨膜壓差增加幅度明顯小于未投加混凝劑時，表明投加混凝劑對于維持較低操作壓力和緩解膜污染有較好的效果。

投加鐵鹽混凝劑對天然有機物引起的超濾膜膜污染影響發現，過量投加的混凝劑會導致沉淀析出，對超濾膜的性能產生不利的影響，加劇膜污染［2］。此外，不同材料的膜對于混凝效果也有一定的影響。混凝劑對微濾膜處理天然有機物效果影響發現，天然有機物的去除和其對膜污染的影響受到水中有機污染物類型、形成絮體的性質和膜材料的影響。氯化鋁混凝劑對DOC的去除率達到80%以上，對UV254的去除率達到75%～93%，但是對于膜污染而言，混凝劑的投加對聚丙烯超濾膜并沒有明顯效果，而對聚偏氟乙烯膜的膜污染減輕效果明顯。

綜上所述，混凝劑對降低水中溶解性有機物和 UV254的含量有很好的效果，但不同類型的混凝劑對膜污染的影響還需考慮水質、膜材料等因素。膜技術具有諸多優點，在城市給水和污水領域有廣泛的應用，但膜污染問題仍然是制約膜技術應用的主要因素之一。研究膜處理過程中膜污染形成的原因以及膜污染控制方法，對延長膜使用壽命，降低運行成本有著重要意義。

［1］ 潘少林，林濤，陳衛，等.高錳酸鉀/超濾膜組合工藝處理飲用水研究［J］.中國給水排水，2014，（21）：61-63.

［2］ 郭曉芳，錢飛躍，沈耀良，等.高錳酸鉀預氧化對混凝-超濾去除天然水體中腐殖酸的影響研究［J］.水處理技術，2014，（8）：83-86.

Discussion on the Cause of Ultrafiltration Membrane Fouling

Li Tong-xu

Membrane separation technology plays a key role in the development of many traditional industries.Ultrafiltration technology is widely used in food，medicine，industrial wastewater treatment，biotechnology，ultra-pure water treatment and other fi elds.However，the membrane fouling problem is always the bottleneck of its application，and reducing or even eliminating the fouling will greatly expand its scope of application.Therefore，in recent years，the prevention and control of ultrafi ltration membrane pollution research is still a hot topic of concern and research.

ultrafi ltration；membrane fouling；control technology；progress

TU991.2

A

1003-6490（2016）07-0050-01

2016-07-09

李同旭（1977—），男，江蘇溧陽人，助理工程師，主要研究方向為環境工程（工業廢水處理、生活廢水處理、電廠綜合廢水處理等）。