MBR膜生物反應器的污染及清洗

李雪

摘 要：當MBR膜生物反應器出水濁度變高、產水量不足、出水水質達不到要求時，通常是由于污水的特性造成膜組件出現嚴重的積泥、結垢現象，造成膜污染。因此可以采取物理清洗及化學清洗的辦法恢復MBR的運行效果。

關鍵詞：MBR;膜污染;清洗

膜生物反應器（MBR）的發展已經對污水處理帶來了巨大的影響，MBR作為一種更有效的廢水生物處理工藝，是生物處理技術的生物降解功能和膜分離技術的高效分離功能的統一體。

MBR膜的運行隨著時間的變化，膜會被堵塞，膜通量會逐漸下降。由于MBR用于源水處理時，與膜相聯系的懸浮物質、有機物等的成分、含量和特性都不盡相同，因此膜污染特征也多種多樣，所以膜污染是影響膜運行周期的關鍵，有必要研究MBR在污水工藝中的膜污染及清洗。

1膜生物反應器（MBR）

膜生物反應器是基于傳統的活性污泥法（CAS）的生物處理與膜過濾相結合的一種技術。污水是在充滿活性污泥的曝氣反應器中處理的，污泥中的活性酶在足夠的氧的條件下能將污水中的含氮化合物和含碳化合物轉化為危險性更低的物質。

1.1 ?污染物去除效率高，處理出水水質良好。

1.2 ?MBR所需面積小。在MBR池中不需要用二沉池。

1.3 ?有利于增殖微生物的截留，提高系統的硝化效果和對難降解有機物的處理能力。

1.4 ?剩余污泥產生量低。

1.5 ?容易做到自動控制，且控制管理簡單。

2 膜污染

膜污染，是指水體中存在的各種微粒或高分子有機物等，與膜產生了物理化學相互作用或機械作用，并在膜表層和膜孔內吸附、沉淀，進而導致膜孔徑變小或封閉，使水通透膜的阻礙增大，導致膜通量降低的現象。

2.1 膜污染的來源

MBR膜污染程度與膜孔徑、表面粗糙度及膜表面荷電性、膜的親水性有關。膜污染有濾餅層、溶解性有機物質、微生物污染和污水特性4個方面。

2.1.1 濾餅層

濾餅層一般是指在水流通過膜表層時被攔截下來的部分活性污泥和膠狀物，在過濾壓差和水流的共同影響下積聚于膜表層，所產生的污染物。[1]

濾餅層是一種可逆污染，可以通過水力清洗等定期清洗消除，快速恢復部分膜通量。

2.1.2 溶解性有機物質

反應器污水中自身的溶解性大分子有機物、微生物可溶性代謝產物都易通過濃差極化作用而在膜表面形成凝膠層或被膜內的微孔表面所吸收或結晶，從而堵塞孔道，使膜通量下降。

2.1.3 微生物污染

微生物污染一般由微生物及其產生的粘泥引起，膜表面易吸附微生物代謝產物等高分子物質。

2.1.4 污水特性

當污染物是水溶性的大分子時，膜表面的形成凝膠層;當污染物是難溶性物質時，膜表面形成結垢層;膜表面的附著層可能是水溶性高分子的吸附層和懸浮物在膜表面上堆積起來的濾餅層。

3 膜清洗技術

對已污染的膜，必須進行清洗的辦法才能保證恢復MBR的效果。常用膜比通量恢復率γ來表征： [2]

γ=K/K0×100%

式中，K———清洗后膜比通量，L/（m2h）

K0———清潔膜比通量，L/（ m2h）。

3.2 膜清洗方法

膜清洗有物理清洗、化學清洗等方法。

3.2.1 物理清洗

物理清洗指利用人工或機械采用清水清洗等不使用任何形式化學藥劑的清洗方法。

3.2.2 化學清洗

在MBR處理污水的實際過程中，由于膜極易被堵塞，僅靠物理清洗不能有效恢復膜通量，因此須使用化學清洗的方式。

化學清洗通常是根據膜的污染程度，用氧化劑、酸、堿等化學清洗劑對膜進行浸泡和清洗。

4. ?下面以齊魯石化供排水廠煉油南區污水場的MBR為例：

4.1 ?設計參數：MBR池膜組件為三達膜科技有限公司供應，采用平板超濾BIO-CELL膜元件.

4.2 ?膜污染現象及采取的措施

2021年6月發現MBR的出水量不足、出水水質達不到要求。撤水后發現膜組件存在嚴重的積泥現象，初步分析原因是膜組件出現積泥形成濾餅層和鈣鎂離子造成的結垢。要解決上述問題，需人工清除MBR膜組件的濾餅層，并強化清洗膜片。

4.2.1 ?膜組件積泥的原因分析

（1）MBR過低的曝氣量，長時間不超過1400 m3/h。附著在膜表面的污泥無法通過曝氣抖動脫落，長期運行，產生濾餅層。

（2） 超高的污泥濃度，是造成膜組件積泥的又一大因素。

MBR的污泥高于O池的污泥濃度，MBR污泥濃度達到10g/L以上。

4.22 ?采用的處理措施。

人工清理膜組件濾餅層及化學清洗膜污染：次氯酸鈉（濃度1000ppm）浸泡24h、曝氣24h+檸檬酸（濃度1%）浸泡24h、曝氣24h。

4.2.3 ?膜組件污染情況

膜組件積泥非常嚴重。膜片與膜片之間都是濾餅層，膜片已無法產水。對膜組件進行分析，發現膜片上附著一層鈣鎂離子造成的結垢的物質。

4.2.4膜組件清泥方法：

（1）物理清洗。

將高壓水分成多股沖洗水，末端用PVC管連接。既能保證水壓，水量適中，易操作。

（2）膜化學清洗情況

洗A、B池一個池子藥劑的用量：注入液位3.2m，次氯酸鈉3.5噸，檸檬酸8噸。次氯酸鈉清洗濃度：1000ppm;清洗用水：新鮮水;浸泡時間： ?24h;曝氣時間：24h。

現場用次氯酸鈉清洗情況：

清洗前后的比較：

結論：

當MBR膜污染結垢嚴重時，通常為污水特性造成出現濾餅層和無機物結垢，需進行物理清洗和化學清洗才能解決膜污染問題。

參考文獻：

[1]趙建偉，丁蘊錚，蘇麗敏，等。膜生物反應器及膜污染的研究進展[J]。中國給水排水，2003，19（5）：31～34。

[2]迪莉拜爾？蘇力坦，莫 罹，黃 霞。PAC-MBR組合工藝中膜污染及清洗方法的研究[J]。給水排水，2003，29（5）：1～4。

3051500589264