膜生物反应器在工业污水处理中的膜污染与有效防治研究

乔映潭

摘要：在当前工业污水处理工作中，膜生物反应器得到了广泛性的利用，虽然规模和范围在不断的增加，但是在实际实施时经常会存在严重的膜污染问题，不仅会带来二次污染的风险，还会使实际工业污水处理效果无法全面提高，所以在实际工作中需要加强对膜生物反应器在工业废水处理中膜污染的有效防治。本文论述了膜污染的特点和影响因素，提出有效的防治策略。

关键词：膜生物反应器;工业污水;污水处理;膜污染

膜生物反应器属于工业污水处理工作中的重要工作环节，但是同时由于反应器内部混合液的复杂成分具有多样性的特征，在实际实施时经常会存在不同程度的污染问题，这对实际污水处理工作带来诸多的问题以及困扰。所以在实际工作中需要加强对污染类型的全方位了解和认识，采取有效的防治策略，从而使得工业污水处理工作能更加有序的进行，彰显膜生物反应器本身的优势。

一、膜污染和影响因素的概述

（一）性质

膜污染主要是指悬浮物或者是可溶性物质在膜表面或者是孔洞内出现堆积，这种堆积包含了堵塞和沉淀等等，膜污染中模孔内壁的吸附会造成毛孔的堵塞。如果膜表面的滤饼层和浓度存在一定差异性的话，那么会导致膜污染问题越来越严重，这给实际工作带来诸多的问题以及困扰，因此在实际实施时需要了解膜污染的影响因素，从膜的本身性质入手来进行有效的分析和研究。对于膜的性质来说，包含的是膜材料和膜孔径的大小，在实际工作中需要了解膜表面的性能和电荷性质等等。膜孔径大小对于膜污染的影响主要是指反应器内混合液的性质，尤其是对于颗粒尺寸分布来说，存在着一定的不同膜内部的污染，在不同膜中产生了一定的差异性，大孔径的膜不一定会产生更大的膜通量，通量高的膜很容易会产生较严重的堵塞，造成污染问题。在对厌氧混合液颗粒进行研究时发现最小颗粒堵塞问题是非常严重的，膜材料本身的清水性对于膜抗污染性能产生了较为严重的影响，清水性膜受吸附影响是比较小的，在此期间会产生更大的膜通量，空隙率较小的膜很容易在运行时存在着堵塞的问题，在实际研究时发现在负电的胶体和膜表面之间存在着一定的电性斥力。膜表面粗糙度的增加会使膜表面所吸附的污染物数量也在不断的增加，但是膜附近的水流扰动程度也会得到相应的增加，这对于膜面凝胶层的形成带来了非常严重的影响。

（二）污泥混合液的性质

污泥混合液的性质也会导致膜出现不同程度的污染，由于污泥混合液属于复杂的多相混合液，其中包含的成分和生物反应产物存在着一定的差异性，并且对于主要性质来说还包含的是固体浓度和溶解性有机物浓度等等，这些都会对膜污染造成不同程度的影响，首先对于悬浮物固体浓度和溶解性有机物质来说，由于其具备较高的污泥浓度，反而会降低污泥的负荷，减少了污泥的产量，但是如果在实际工作中污泥量较高的话，那么会对物业分离产生非常严重的影响，膜通量会随着污泥浓度的变化朝着反向趋势而不断的发展。在实际实施的过程中，混合液粘性和溶解性物质对于磨通量的影响是比较突出的，并且随着混合液黏度的不断增加，抽吸压力也会得到不断的提高热导致膜生物反应无法正常地运行。悬浮物和胶体在膜污染中所占比例是比较高的，比如高达了63%，从中可以看出悬浮物和胶体属于膜污染的主要因素，悬浮物和胶体会使膜无法正常的运行，也会对周边环境造成一定的影响，另外还会影响污泥的过滤阻力，使得小颗粒数量在不断的增加细胞外聚合物相结合形成的凝胶层，构成了污泥污染结构的骨架，从而加大了污泥污染发生的程度。

（三）污泥颗粒尺寸的分布

在膜污染中污泥颗粒尺寸的分布对后续影响也是非常严重的，比如一些专家学者建立了颗粒尺寸对滤饼层阻力的影响图，发现颗粒尺寸对于模组力的影响是较为突出的，比如尺寸越小，那么阻力就会越大，对于错流式的过滤来说，泵产生的剪切力使得生物细胞出现较为严重的破裂问题，而產生较小的胶体和细胞形式，之后，在膜的表面形成致密性的滤饼只有尺寸差不多的颗粒沉积，导致膜内出现较为严重的污染。在实际污染颗粒尺寸分布时，通过一体式对膜生物通量的影响发现尺寸范围较小的颗粒往往控制着膜通量。

（四）操作条件

在进行膜生物反应器日常使用的过程中，操作行为也是导致膜出现污染的影响因素，比如相关工作人员并没有严格按照相关的标准和要求来进行日常的操作，水力停留时间和固体停留时间过长，那么也会出现较为严重的膜污染问题。首先对于水力停留时间来说，很容易会出现有机负荷的波动，出现严重的污染问题，水力停留时间和污泥产量有着密切的关系，比如可以改变污泥本身的组成，影响污泥本身的生物特性，如果停留时间过长的话，那么会增加污泥的浓度，轻微的增加了颗粒的直径。如果污泥浓度过高的话，那么会引起混合液黏度的不断增加，从而加大膜污染发生的程度。另外在实际工作中还会发现错流流速也会出现膜污染，这主要是由于错流流速是随着剪切而引起来的扩散使得颗粒从某本位进行迁移影响，滤饼层的厚度随着错流流速的不断增加，当超过临界值的是不会对膜的性能造成一定的改善，如果持续性增加的话，那么会引起睑潜力在不断的提高，使得污泥颗粒破碎程度在不断的加大。同时也会刺激胞外多聚物的释放，使得实际的污染浓度在不断的提高，在膜内部产生较为严重的污染问题。

二、工业污水处理中膜污染的防治措施

（一）提升膜本身的抵抗能力

为了防止在膜生物反应器中存在较为严重的膜污染问题，在实际工作中要适当提高膜本身的抵抗能力，从而为后续处理工作提供重要的基础。对于膜本身的性质来说，出现膜污染之后，要选择孔隙率较高并且孔径适合的膜来起到重要的优化效果，改良后的膜可以增加20%左右的膜通量，并且可以降低51%左右的生物污染问题。在实际工作中需要严格遵循相关的工艺流程来进行日常的优化，从而保证膜污染问题能够得到有效的防治。

（二）混合液特性的控制

在进行混合液特性控制时，需要适当的改善混合液的特征，防止存在较为严重的膜污染问题，首先可以在工艺中增加适当的预处理组件，去除较为明显的污染物，从而改善膜本身的参数，满足实际工作需求和标准，在混合液中还可以添加PAC颗粒来改善活性污泥的可能性能，形成从而适当的提高膜本身的抗阻力性能。在添加PAC之后，不仅可以减少了溶解性，还有助于提高膜本身的通透性，同时还可以增加生物的固体回流，减少滤饼层的厚度，污泥粘合度会随着污泥浓度的增加而不断的增长和出现重度的膜污染问题，所以需要将污泥浓度控制在合理的范围之中，防止对后续工业废水处理工作带来诸多的影响因素。在实际工作中要开展必要性的检测和实验工作，全面的了解在添加这一颗粒之后的优势，从而降低膜污染的程度。

（三）优化膜分离的操作环境

优化膜分离的操作环境也是降低膜污染的重要影响因素，在实际工作中，需要通过终端过滤能量的合理性利用，防止存在着严重的膜污染问题。在实际实施时需要注意能源的消耗，通过终端过滤和错流过滤的优势，建立完整的复合系统，从而满足技术和经济方面的要求。在实际工作中要加强曝气的长度，膜面的沉积层去除率可以根据空气流速和强度的变化来提高空气流速，对于沉积层的去除效率会受到流速标准的影响。空气流的紊乱程度也在不断的变化，同时空气流速的增加了。在实际实施时还存在一定的临界值，如果超出这一范围的话，那么去除效果并不是那么的明显，如果膜面积沉积问题是非常严重的话，那么要马上进行停水操作，从而去除膜表面的一些沉积层。在特定环境下，膜本身的过滤功能是比较完善的，但是如果超出这一范围的话，膜污染问题也会在不断的加大污染范围，在不断的扩展，所以在实际工作中要通过磨通量操作压力的降低来减少膜污染的问题。对于恒定膜通量来说，通过恒定压力操作的方式来避免出现较为严重的污染问题，从而使膜能够处于长期平稳的运行状态中，提升实际的处理效果。在实际实施的过程中要减少设备的死角和间隙，防止微生物变质而出现膜污染的问题，在实际工作中需要合理的设置和利用流道结构，使一些物质能够及时的被水带走，从而防止在膜内部出现较为严重的污染问题。比如在实际工作中可以运用旋转磁盘式的反应器来改善实际的流动情况。

结束语：

在膜生物反应器应用的过程中，经常会存在不同程度的膜污染问题，这也是膜生物反应器在推广时需要迫切解决的问题，在实际工作中需要全方位的分析出现膜污染的因素，采取有效的防治措施，构建完善而针对性较强的预防方案，从而使得膜生物反应器的应用效果和水平能够得到全面的提高，促进我国工业污水处理工作的稳定发展。

参考文献：

[1]赵新景. 膜生物反应器处理工业废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. 膜生物反应器在工业污水处理中的膜污染及其防治研究[J]. 农家参谋， 2020， No.655（10）：200-200.

国家能源投资集团有限公司煤制油分公司 内蒙古鄂尔多斯市伊金霍洛旗乌兰木伦镇 017209