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MBR膜上容易结垢的原因 一、膜污染的定义 膜污染通常是指混合液中的物质在膜表面（外部）和膜孔内（内部）吸附聚集，造成膜孔堵塞并促使孔隙率变小，引起膜通量的衰减和过滤压力升高的过程。 在膜过滤的操作中，水分子和细小物质不断透过膜，同时一些物质被膜截留而堵塞膜孔或在膜表面沉积，从而造成膜污染。可以说，是膜截留导致了膜污染。膜污染的直接表现，就是膜通量的下降或者操作压力的升高。 活性污泥混合液体系中存在的营养基质、菌胶团、微生物细胞、细胞碎片、微生物代谢产物（EPS、SMP）以及各种有机、无机溶解性物质等都对膜污染有贡献。 膜污染的发展通常可分为3阶段（也有2阶段说法）： （1）初始污染：发生在膜系统投入运行的初期，膜面与混合液中的胶体、有机物等发生强烈的相互作用，污染方式有粘附、电荷作用、膜孔堵塞等。错流过滤的条件下，细小的生物絮体或胞外聚合物依旧能够依附在膜表面上，而小于膜孔径的物质会在膜孔中吸附，通过浓缩、结晶沉淀和生长繁殖的作用造成膜污染。 （2）缓慢污染：初期膜表面光滑，大颗粒物质不容易附着，主要由EPS、SMP、生物胶体等黏性物质通过吸附桥架、网捕等作用吸附在膜表面形成凝胶层，造成膜过滤阻力的缓慢上升，对混合液中的污染物的截留性能会有增强。凝胶层的污染是不可避免的，带来的影响是膜阻力的缓慢上升。在恒流操作中表现为TMP的缓慢上升，在恒压模式中表现为通量的缓慢衰减。 （3）快速污染：第2阶段形成的凝胶层在持续的过滤压差和透水流的作用下，随着污染物的沉积逐渐密实，导致膜污染从量变到质变，混合液中的絮体迅速在膜表面聚集并形成污泥滤饼，跨膜压差快速上升。 凝胶层的污染是不可避免的，带来的影响是膜阻力的缓慢上升。在恒流操作中表现为TMP的缓慢上升，在恒压模式中表现为通量的缓慢衰减。一旦大量的污泥絮体在膜面沉积而形成的泥饼层，系统基本是无法正常运行的。MBR运维过程的主要注意事项就是延缓凝胶层污染（保持好的水力条件，原位清洗，控制膜污染发展速率，延长缓慢污染的运行时间），控制泥饼层污染（快速污染）。 二、膜污染的类型 （1）按污染物质成分分类 ①有机污染 主要来源于混合液中的大分子有机物（多糖、蛋白质等），腐殖酸类，微生物絮体、细胞碎片等。其中溶解性有机物SMP、EPS虽然对于MLSS来说占比非常低，但是它们所造成的膜污染占到26%-52%。微生物在膜孔内及膜表面生长、吸附作用也是膜污染的重要因素。 ②无机污染 由金属盐类，无机盐离子架桥作用形成。膜的常见无机污染主要是钙、镁、铁、硅等的碳酸盐、硫酸盐及硅酸盐的结垢物质，其中碳酸钙、硫酸钙、氢氧化美较多。 （2）按污染物的性质分类 ①可逆污染（暂时污染）：可以通过一定的水力措施进行去除膜污染；如通过清水反洗、曝气抖动可以去除的。 ②不可逆污染（长期污染）：不能通过水力清洗措施去除的膜污染，可以通过用氧化剂、酸、碱、还原剂等清洗进行去除的。 ③可逆和不可逆，都是可以洗出来的。任何清洗手段都洗不出来的就叫不可恢复性污染。 （3）按污染物的位置分类 混合液中的物料在膜孔内吸附、浓缩结晶、聚集形成的叫内部污染；在膜表面的聚集和沉积形成的叫外部污染。 三、膜污染的因素影响 1、污泥混合液特性 膜生物反应器中的膜污染物质的来源是活性污泥混合液，污泥混合液对膜的污染极为复杂。 （1）EPS和SMP 胞外聚合物（EPS）和溶解性微生物产物（SMP）都是微生物代谢产物，成分大致相同，它们对膜污染有着重要且复杂的影响，是MBR过程中最主要污染物。 EPS浓度过高，会增大混合液粘度而不利于溶解氧的扩散，使污泥系统充氧困难，从而影响菌胶团的正常生理活动，从而使膜过滤阻力升高。而EPS含量过低，会引起絮状物分解，从而对MBR的运行不利。 因此，存在一个最优EPS值，使絮状物结构稳定，并且不会引起高的膜污染趋势。 研究发现大部分SMP分子量小于1KDa和大于10KDa，小分子量的溶解有机物，在通过膜的同时，易堵塞膜孔，造成膜污染，并成为出水中主要残留有机物。 同时，SMP的特性与组成也受到多个运行参数影响。 一般来说，MBR中SMP对膜的污染趋势随MLSS的增加，有机物载入量的下降，以及溶解氧的升高而减弱。 （2）混合液悬浮固体浓度MLSS MLSS浓度直接影响混合液粘度，粘度升高是MLSS上升引起混合液过滤性能下降的主要原因，如果错流速率或者曝气强度不足以冲刷掉附着在膜表面的固体，将很快引起污染层的产生。 （3）粘度 混合液粘度受MLSS影响，MLSS浓度高于临界值时，粘度随固体浓度增加而指数升高。 在中空纤维MBR中，混合液粘度影响气泡大小，及纤维膜在反应器中的灵活性。另外，粘度升高会使溶解氧DO传递效率下降，低溶解氧浓度会加剧膜污染趋势。 （4）污泥亲疏水性 许多研究结果表明污泥中亲水性溶解有机物对膜污