超滤膜污染原因探析

李同旭

（科盛环保科技股份有限公司，江苏南京 211500）

超滤膜污染原因探析

李同旭

（科盛环保科技股份有限公司，江苏南京 211500）

膜分离技术对许多传统产业的发展起着关键作用。超滤技术被广泛应用于食品、医药、工业废水处理、生物技术、超纯水处理等领域。然而，膜污染问题始终是限制其应用的瓶颈，减少乃至消除膜污染将能大大拓宽其使用范围。因此，近年来，超滤膜污染的预防及控制措施研究依然是人们关注和研究的热点问题。

超滤；膜污染；控制技术；进展

膜污染一直是制约膜技术在污水和饮用水处理领域大规模应用的重要因素之一，因此寻求控制膜污染的方法对于延长膜组件使用寿命，保持出水稳定以及降低维护成本有重要意义。膜前预处理具有操作简单、不会破坏膜组件和成本较低等优点，一直是国内外学者研究的重点。常见的膜前预处理方式一般有3种：氧化预处理、吸附预处理和混凝预处理。

1 氧化预处理

氧化预处理是国内外研究中常用的一种预处理方式，常用的氧化剂主要有臭氧、液氯和高锰酸钾等。由于氧化剂可以与水中有机污染物发生反应，破坏有机物分子结构，减少进入膜孔和沉积在膜表面的污染物数量，因此氧化预处理可以降低有机物造成的膜污染。此外，臭氧对水中溶解性有机物和UV254含量也有很显著的去除效果。臭氧预处理天然有机物原水对陶瓷膜的膜污染影响发现，臭氧可以降低溶解性有机物含量，并且可以显著降低由腐殖酸造成的膜污染。但也有研究得出了不一样的观点。原因是臭氧氧化会杀死水中的微生物并破坏微生物细胞，使得胞内有机物释放到水中，导致超滤膜跨膜压差升高，加剧了膜污染。但是必须注意的一点是，投加臭氧氧化水中有机污染物并不能完全反应，水中残留的臭氧会与有机高分子材料的膜发生反应，破坏超滤膜结构。因此，选用臭氧作为氧化剂进行膜前预处理的方法时，只能选用非有机材料的陶瓷膜作为后续处理工艺联用。除了臭氧氧化预处理，国内外研究中也常将高锰酸钾作为氧化剂用于膜前预处理。

综上所述，氧化预处理可以降低水中大分子有机物含量，并对缓解超滤膜污染有一定的积极效果。但是选用有机高分子膜处理城市污水或天然水源水时，应尽量减少使用臭氧作为氧化剂进行膜前预处理，而应该考虑其他氧化剂（例如高锰酸钾）对水样进行氧化预处理［1］。

2 吸附预处理

水中的有机污染物是造成超滤膜污染的重要因素，吸附剂可以吸附水中有机污染物，有效降低污染物的含量，从而减少进入膜孔和沉积在膜表面的有机污染物质量，减缓膜污染。粉末活性炭是一种具有大比表面积、强吸附能力等优点的常用吸附剂，被广泛应用于与膜技术联用的膜前预处理。

粉末活性炭与超滤或微滤联合工艺可以有效去除天然有机物和人工合成有机物，维持较高的膜通量，提高了出水水质。投加粉末活性炭使得进水中的有机物种类减少，并降低了色谱峰的总面积，表明联合工艺对于水中有机污染物的去除效果明显优于未投加粉末活性炭的条件。但是一些学者的研究得出了不一致的结果。无论是否对进水进行臭氧氧化预处理，投加粉末活性炭均会导致再生纤维超滤膜的通量升高，加重膜污染。微滤膜在处理含有胶体有机物的进水时，粉末活性炭的投加并不能去除水中胶体物质，而投加的粉末活性炭会与胶体物质相互作用，形成更加密实的滤饼层，导致膜污染加重。此外，粉末活性炭对减少膜污染的效果还取决于超滤膜的材质，尤其是膜的亲疏水性。粉末活性炭并不能加重或减轻疏水性超滤膜的比通量下降情况，但是却可以缓解亲水性超滤膜的比通量下降情况。

综上所述，粉末活性炭具有良好的吸附特性，可以降低水中溶解性有机物的含量，降低污染物的浓度。但粉末活性炭作为膜前吸附预处理与超滤联合工艺对于缓解超滤膜的效果各不相同，往往受到水质条件和运行条件的影响。

3 混凝预处理

原水中中性有机污染物是造成微滤膜污染的主要原因，而混凝预处理可以有效提高天然有机物的去除率，进而减轻微滤膜污染。超滤膜的跨膜压差增加幅度明显小于未投加混凝剂时，表明投加混凝剂对于维持较低操作压力和缓解膜污染有较好的效果。

投加铁盐混凝剂对天然有机物引起的超滤膜膜污染影响发现，过量投加的混凝剂会导致沉淀析出，对超滤膜的性能产生不利的影响，加剧膜污染［2］。此外，不同材料的膜对于混凝效果也有一定的影响。混凝剂对微滤膜处理天然有机物效果影响发现，天然有机物的去除和其对膜污染的影响受到水中有机污染物类型、形成絮体的性质和膜材料的影响。氯化铝混凝剂对DOC的去除率达到80%以上，对UV254的去除率达到75%～93%，但是对于膜污染而言，混凝剂的投加对聚丙烯超滤膜并没有明显效果，而对聚偏氟乙烯膜的膜污染减轻效果明显。

综上所述，混凝剂对降低水中溶解性有机物和 UV254的含量有很好的效果，但不同类型的混凝剂对膜污染的影响还需考虑水质、膜材料等因素。膜技术具有诸多优点，在城市给水和污水领域有广泛的应用，但膜污染问题仍然是制约膜技术应用的主要因素之一。研究膜处理过程中膜污染形成的原因以及膜污染控制方法，对延长膜使用寿命，降低运行成本有着重要意义。

［1］ 潘少林，林涛，陈卫，等.高锰酸钾/超滤膜组合工艺处理饮用水研究［J］.中国给水排水，2014，（21）：61-63.

［2］ 郭晓芳，钱飞跃，沈耀良，等.高锰酸钾预氧化对混凝-超滤去除天然水体中腐殖酸的影响研究［J］.水处理技术，2014，（8）：83-86.

Discussion on the Cause of Ultrafiltration Membrane Fouling

Li Tong-xu

Membrane separation technology plays a key role in the development of many traditional industries.Ultrafiltration technology is widely used in food，medicine，industrial wastewater treatment，biotechnology，ultra-pure water treatment and other fi elds.However，the membrane fouling problem is always the bottleneck of its application，and reducing or even eliminating the fouling will greatly expand its scope of application.Therefore，in recent years，the prevention and control of ultrafi ltration membrane pollution research is still a hot topic of concern and research.

ultrafi ltration；membrane fouling；control technology；progress

TU991.2

A

1003-6490（2016）07-0050-01

2016-07-09

李同旭（1977—），男，江苏溧阳人，助理工程师，主要研究方向为环境工程（工业废水处理、生活废水处理、电厂综合废水处理等）。