1、污泥混合液特性

膜生物反應(yīng)器中的膜污染物質(zhì)的來源是活性污泥混合液，污泥混合液對膜的污染極為復(fù)雜。

1）EPS和SMP

胞外聚合物（EPS）和溶解性微生物產(chǎn)物（SMP）都是微生物代謝產(chǎn)物，成分大致相同，它們對膜污染有著重要且復(fù)雜的影響，是MBR過程中最主要污染物。

EPS濃度過高，會增大混合液粘度而不利于溶解氧的擴(kuò)散，使污泥系統(tǒng)充氧困難，從而影響菌膠團(tuán)的正常生理活動，從而使膜過濾阻力升高。而EPS含量過低，會引起絮狀物分解，從而對MBR的運(yùn)行不利。

一般來說，MBR中SMP對膜的污染趨勢隨MLSS的增加，有機(jī)物載入量的下降，以及溶解氧的升高而減弱。

2）混合液懸浮固體濃度MLSS

MLSS濃度直接影響混合液粘度，粘度升高是MLSS上升引起混合液過濾性能下降的主要原因，如果錯流速率或者曝氣強(qiáng)度不足以沖刷掉附著在膜表面的固體，將很快引起污染層的產(chǎn)生。

3）粘度

混合液粘度受MLSS影響，MLSS濃度高于臨界值時，粘度隨固體濃度增加而指數(shù)升高。

在中空纖維MBR中，混合液粘度影響氣泡大小，及纖維膜在反應(yīng)器中的靈活性。另外，粘度升高會使溶解氧DO傳遞效率下降，低溶解氧濃度會加劇膜污染趨勢。

4）污泥親疏水性

污泥的疏水性和表面電荷都與胞外聚合物的組成和性質(zhì)以及絲狀細(xì)菌生長指數(shù)有關(guān)，絲狀細(xì)菌過量繁殖會產(chǎn)生大量，使電勢下降，絮狀污泥形狀不規(guī)則，疏水性增強(qiáng)，導(dǎo)致嚴(yán)重的膜污染。

5）污泥顆粒大小

膜通量下降主要是由于2um左右的顆粒引起的。一般來說，顆粒尺寸越小，顆粒越易在膜面沉積，形成的沉積層也越致密，透水性越小，故顆粒尺寸過小將加劇膜污染。

6）污泥沉降指數(shù)SVI

盡管對膜污染沒有直接影響，但污泥沉降指數(shù)（SVI）能夠反映出混合液中的有機(jī)物質(zhì)的沉降性。

2、MBR過程的操作條件

操作條件直接或間接影響著膜污染和污泥的性質(zhì)和組成。

1）污泥停留時間（SRT）

實(shí)際結(jié)果表明，增加SRT可以減少SMP和EPS的產(chǎn)生，膜污染率也會隨之降低。但是，過長的SRT會使污泥濃度過高，也會帶來過高的粘度并影響到傳質(zhì)和反應(yīng)器的流體力學(xué)，導(dǎo)致更嚴(yán)重的膜污染。

2）水力停留時間（HRT）

雖然HRT對膜污染沒有直接影響，但是短HRT會給微生物提供更多的營養(yǎng)物質(zhì)，而使微生物快速生長，導(dǎo)致MLSS濃度升高，并且使通量增加，從而會增大膜污染發(fā)生的可能。

3）溫度和pH

對比不同季節(jié)溫度不難發(fā)現(xiàn)，低溫期可逆污染更加嚴(yán)重，高溫期不可逆污染發(fā)展更迅速。

MBR運(yùn)行pH范圍一般是6-9，當(dāng)pH值高于其臨界值時，膜污染迅速，而當(dāng)溫度升高時，最大允許pH值就會降低。

4）溶解氧（DO）

低濃度溶解氧會使細(xì)胞疏水性降低，而引起污泥絮體分解，當(dāng)DO低于1mg/l時，SMP含量急劇升高 。溶解氧也會影響EPS和SMP中成分組成，在高溶解氧MBR體系中，蛋白和多 聚糖的比率也會升高，并且微生物群落組成會非常不同。

5）膜通量

對于所有膜過程，通量的升高都會引起膜污染的加劇。在通量的選擇與膜面積最小化，反沖洗和化學(xué)清洗時間間隔最小化之間取得平衡，也直接影響著運(yùn)行成本。

6）錯流速率和曝氣

在分體式膜生物反應(yīng)器中，錯流速率（CFV）是快速改變膜透過性的方法之一。

在高濃度和小孔徑膜的系統(tǒng)中，CFV的增大可以緩解污染物在膜表面沉積。但對于混合液顆粒物相對較大的情況下，CFV的增強(qiáng)對通量升高沒有甚至相反的作用。

3、膜的性質(zhì)與膜組件結(jié)構(gòu)

1）膜的孔徑大小

小孔徑膜，容易截留溶液中的污染物，在膜表面產(chǎn)生沉積層，使膜阻力增加。這類污染一般屬于可逆污染，可以通過錯流、反洗、曝氣等物理方式去除，內(nèi)部污染較小。

大孔徑膜，在過濾初期膜孔堵塞較嚴(yán)重，隨著表面動態(tài)膜的形成，截留作用開始提高。但是污染物易在膜孔表面和內(nèi)部產(chǎn)生沉積和堵塞，形成不可逆污染甚至不可恢復(fù)污染，成為長期運(yùn)行中造成膜性能下降，壽命減少的主要因素。

2）膜材料

針對厭氧MBR中不同膜材料的污染情況，研究表面在同樣運(yùn)行條件下，聚偏氟乙烯（PVDF）膜的污染趨勢明顯小于聚砜膜（PS）和纖維素膜。

值得一提的是，當(dāng)活性污泥有機(jī)物組分中存在與膜材料相似的聚合物時，不可逆污染物的成分取決于膜材料。

3）膜表面粗糙程度

膜表面粗糙度的增加使膜表面吸附污染物的可能性增加，但同時也增加了膜表面的撓動程度，阻礙了污染物在膜表面的沉積，因此粗糙度對膜通量的影響是兩方面因素綜合作用的結(jié)果。

4）親疏水性

膜材料的憎水性對膜污染也有很重要的影響，比較了憎水性超濾膜和親水性超濾膜，得出憎水性超濾膜膜面更容易吸附溶解性物質(zhì)，表現(xiàn)出更大的易污染傾向。

目前，改變膜疏水性的方式大多是對膜材料進(jìn)行改性。如改變孔徑大小，膜表面粗糙程度，添加無機(jī)材料在膜表面形成動態(tài)預(yù)涂層等。

4、膜污染的控制措施

膜污染的形成主要因素有：膜固有性質(zhì)、混合液性質(zhì)和系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境，控制及解決膜污染也應(yīng)該從這三方面采取相應(yīng)的措施。

（1）膜的固有性質(zhì)

膜的物理及其化學(xué)性能是由膜材料決定的，膜在混合液中的抗污染能力與其材料有關(guān)。有研究表明膜的親水性對抗污染能力有非常重要的影響。在有機(jī)膜材料中，有的是親水性材質(zhì)如PAN，大多數(shù)均為疏水性材質(zhì)，像PVDF、PE、PS等。疏水性有機(jī)材料在應(yīng)用時必須進(jìn)行親水性改造，由于改造工藝的差異，親水性在使用過程中的流失就有了快慢之分。

此外，膜抗污染能力還與膜表面粗糙度、膜表面電荷、膜孔徑等均有關(guān)系。一般來說，可以通過選擇親水性更好的膜材料，改善膜表面的粗糙度，選用與混合液電位相同的膜材料和合適的膜孔徑來改善膜抗污染的能力。

（2）混合液的性質(zhì)

膜污染很大程度是膜與混合液之間的相互作用的影響結(jié)果，混合液的性質(zhì)包括污泥濃度和黏度、顆粒分布、溶解性有機(jī)物濃度、微生物代謝產(chǎn)物濃度等。

（3）系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境

1）次臨界通量

臨界通量的定義為，存在這樣一個通量，當(dāng)通量大于此值時，TMP增加明顯；而當(dāng)通量小于此值時，TMP保持穩(wěn)定不變。運(yùn)行通量值在次臨界的范圍，有時候運(yùn)行通量僅為臨界通量的50%左右。

2）合理的曝氣

曝氣過大時，會導(dǎo)致膜表面沉積的顆粒粒徑減小，使濾餅的結(jié)構(gòu)更加致密，從而使膜過濾阻力增加；相反的，曝氣量過小時，擾動削弱，污染會加重，因此要選擇合適的曝氣量。

3）運(yùn)停交替

膜表面的污染形成需要一個過程。首先，污染物會在膜表面吸附、沉積、聚集，采用間歇抽吸的操作模式旨在通過定期的停止膜過濾，以使沉積在膜表面的污泥在曝氣和水流所造成的剪切力作用下從膜表面脫落下來，使膜的過濾性能得以恢復(fù)。一般抽吸時間越長，懸浮固體在膜表面積累的程度越大；停止的時間越長，膜表面沉積污泥脫落越徹di，膜過濾性能也能恢復(fù)越多。