MBR平板膜清洗周期及MBR平板膜堵的防治

MBR平板膜清洗周期及MBR平板膜堵的防治

6.5.1膜的清洗周期

膜分离工艺中，膜污染的发生是必然现象，尤其是 MBR 工艺中，膜分离的对象为大量的含有有机物、无机物及微生物的污泥混合液体，因而更易发生膜污染。在运行过程中，膜通量随运行时间的下降也是必然的。但在实际运行和操作过程中，可通过一定的措施，延缓污染发生的时间和污染程度，以尽可能地提高其处理能力。

目前，防止膜污染的途径除选用抗污染能力较强的膜和适宜的运行条件外，尚需进行必要的定期冲洗或清洗。

如前所述，膜污染可分为由浓差极化引起的凝胶层形成可逆污染和由不可逆吸附及堵塞形成的不可逆污染两类，两类污染的共同作用导致膜通量的衰减。

根据污染类型的不同，控制方法相应亦有所不同。其中可逆污染一般可通过物理方法进行控制。而反冲洗水作为一种常用的防止和减轻膜污染的有效措施，已得到广泛应用。该法是利用高速水流对膜进行水力冲洗，或将膜组件提升至水面以上用喷嘴喷水冲洗，同时用海绵球机械擦洗和反洗。其特点是简单易行，费用低。近年来出现的抽吸式冲洗方法具有不需添加设备和冲洗效果好的特点，已受到重视并在实际工程中得到应用。通过反冲洗可有效地去除膜表面的泥饼及其他污染物，维持较为稳定的膜通量。

在进行水力反冲洗时，应注意选择合适的冲洗速度、压力和冲洗周期。一般认为，采用高流速利于膜通量的恢复，但流速越高，其能耗也就越高。一般宜将冲洗流速控制在 2.0m/

左右。此外，宜采用低压操作方式，以防止膜丝)的损坏。

反冲洗周期 (T)的确定和控制对处理系统的处理能力有重要的影响。在工艺运行过程中，膜通量随着膜截留的污染物的增多呈现出时间的单调函数性质，同时过短的反冲洗周期将增大其用水量而降低通水效率，过长的反冲洗周期又将影响膜的通水能力，并易引起膜污染问题。因而，合理控制反冲洗周期是非常必要的。樊耀波等通过分析提出了确定最佳反冲洗周期的理论计算公式:

式中，ti 为处理工艺的反冲洗周期 (即其两次反冲洗间的通水时间)，h;t为反冲洗持续时间 (一般情况是相对固定的已知值)，h;Q为反冲周期内膜的通水量[随J(ti)而变化]，L;Qw为反冲洗用水量 (一般情况下是相对固定的已知值)，L;J(ti)为膜通量随时间变化的单调函数，随膜阻而变化，与分离混合液的温度、污泥浓度及其性质、工作压力和膜面流速等有关。

水力反冲洗一般对可逆污染具有良好的效果，但对于不可逆污染则需要进行化学清洗的清洗方法。下一节将做详细的介绍。通常使用 0.01~0.1mol/L 的稀酸和稀碱以及酶、表面活性剂、络合物和氧化剂(次氯酸钠) 等作为清洗剂，通过化学反应而破坏膜面凝胶层和膜孔内的污染物，将其中吸附的金属离子和有机物等氧化、溶出。

当膜运行一段时间以后，污染物开始附着在膜的微孔内，如果污染加剧，膜很容易堵塞。继续在该条件下操作，泥饼层开始沉积在膜表面，抽吸仍然进行，泥饼就被压实，无法去除，这样只得采用化学法清洗。污染物主要是由有机物质组成的，氧化分解是除去这些物质的有效方法。

最有效的方法是根据污染的程度，把膜组件浸在化学清洗剂中 2~24h。通常采用的化学试剂有次氯酸钠、稀碱、稀酸、酶、表面活性剂、络合剂和氧化剂等。对于不同种类的膜，应选择其合适的化学清洗剂，以防止化学清洗剂对膜的损害。选用酸类清洗剂，可以溶解除去矿物质及 DNA，而采用 NaOH 水溶液可有效地脱除蛋白质污染。如用柠檬酸加氨水清洗液可去除碳酸盐垢及金属胶体，EDTA 加 NaOH 清洗液可去除二氧化硅、有机物及微生物污染物。

由于受时间、空间或其他因素的限制，不能采用化学法清洗，可采用物理方法，如高流速水冲洗、海绵球机械擦洗、反冲洗和反向脉冲等。空曝气是指停止进出水，加大曝气强度连续曝气 2~3d，以冲脱沉积在膜表面上污泥层的方法。空曝气并不是在任何情况下都有效，由于空曝气实际上是通过强化水流循环作用的物理清洗方法，因此，只有当膜面附着的污泥层对膜的过滤阻力造成的影响很大时，这种方法的效果才比较显著。

水力反冲洗和化学清洗的对象是不同的，其效果也是不同的。同时，所使用的化学药剂不同，其化学清洗的效果也不尽相同，因此它们对膜通量恢复的作用程度也是不同的。在实际应用中，为同时获得对可逆和不可逆污染的综合消除效果，一般将水力反冲洗和化学药剂清洗结合使用。

经过清洗后的膜通量的恢复程度通常用纯水透水率恢复系数表示:

式中，R为恢复系数,%;J为清洗后膜在纯水中的膜通量，m/(m·h);J。为新膜在纯水中的膜通量，m/(m·h)。