本文转自：全国能源信息平台【能源人都在看|MBR工程长期运行中的膜清洗效果和膜性能变化( 二 ) 本文转自：全国能源信息平台

文章图片

文章图片

文章图片
图1MBR工程中膜的透水率变化
02试验方法
以3个MBR工程的膜池中间位置的膜架作为采样点，将上下层膜架分为12个采样区域，如图2所示。分别在工程现场恢复性清洗前、后，从每个区域采集2根完整长度的膜丝，在实验室内进行进一步的化学清洗，通过对比洗脱液成分，考察工程恢复性清洗效果。

文章图片
图2膜丝采样点
此外，对恢复性清洗前后的膜丝进行膜表面形貌分析，通过观察膜表面污染物的残留情况直观地反映清洗效果；对恢复性清洗后的膜丝进行机械性能、膜表面接触角、膜表面红外光谱分析等表征，探究长期运行中膜的清洗效果和膜性能变化。
03结果与讨论
3.1膜清洗效果评价
3.1.1清洗前后膜内外表面电镜分析
采用扫描电镜观察3个MBR工程恢复性清洗前后的膜内外表面，发现清洗前膜外表面主要附着污泥和一些絮状纤维，而膜内表面主要附着污泥；清洗后，膜外表面的污染物大部分被去除，膜内表面孔道得到较大的恢复。其中，清洗后洋里四期的膜外表面有较多絮体纤维残留［见图3（a）］，而洋里二期和祥坂的膜外表面的絮体纤维基本被去除，这可能是因为洋里四期的运行时间最长，混合液中的絮体纤维不断积累，在膜丝上附着缠绕紧密，较难去除。另外，通过对比发现，清洗后洋里四期的膜内表面的污染物残留最多［见图3（b）］，孔道恢复效果较差，不可逆污染程度较为严重。

文章图片
图3洋里四期恢复性清洗前后膜表面的扫描电镜图片
3.1.2膜表面残余污染物含量分析
膜表面污染物主要为有机物和Ca、Mg、Al、Fe等元素组成的无机物，工程上通常采用酸洗和碱洗来去除。在本研究中，清洗前后膜表面污染物的残余情况如图4所示。从图4（a）～（c）可以看出，通过实验室的柠檬酸清洗后，恢复性清洗前膜丝样品的酸洗液中Ca、Fe元素含量较高，说明膜表面Ca、Fe元素形成的无机污垢较多，其中洋里的膜表面Fe元素含量较高，这是由于前端工艺中投加的絮凝剂含有铁盐；另外，经柠檬酸清洗后， Fe元素的去除率最高，说明柠檬酸对含Fe元素的无机污染物具有较好的去除效果；祥坂的膜丝样品总体酸洗效果较差，无机物去除率较低。从图4（d）可以看出， 3个MBR工程恢复性清洗后的膜表面均有有机物残留，其中洋里四期的膜清洗效果最差，这可能与洋里四期的膜使用时间最长、表面絮体纤维较多有关。对比图4（a）～（c）与图4（d）可以看出，恢复性清洗前膜丝洗脱液中的有机物含量远高于无机物含量，说明有机污染在膜污染中占主要部分。此外，恢复性清洗后膜丝的洗脱液中仍残留部分有机污染物和无机污染物，说明工程上的恢复性清洗并不能完全去除膜表面的污染物。

文章图片

文章图片
图4清洗前后膜表面污染物残余情况
3.2膜性能的变化
3.2.1膜丝机械性能的变化
采集3个MBR工程使用过的膜丝进行机械性能测试，与新膜进行对比，探究其拉伸强力和伸长率的变化，结果见图5 。可见，使用过的膜丝的断裂拉伸强力和伸长率与新膜相比均呈下降趋势，说明膜丝使用后其机械性能有损伤。次氯酸钠和酸、碱对膜丝都会造成损害，加速膜老化。洋里四期在运行了5年以后，其膜丝的断裂拉伸强力和伸长率均明显低于洋里二期和祥坂（运行时间均为2年左右），说明随着使用年限的增加，碱性和氧化性清洗剂对超滤膜有持续的破坏作用，膜丝老化程度增加，导致膜丝韧性降低、变脆，较容易断丝，这是造成洋里四期断丝现象比洋里二期和祥坂严重的原因。对比洋里二期和祥坂的膜丝机械强度可知，两者的拉伸强力相近，但是祥坂的膜丝伸长率略低于洋里二期，说明祥坂膜丝较洋里二期的韧性更差、更脆。虽然洋里二期和祥板的膜使用年限相近，但是祥坂的维护清洗频率和恢复性清洗频率高于洋里二期，说明清洗剂浓度和清洗频率对膜丝的机械性能有较大影响。