by：ケイト
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日付：2025年1月21日
1。膜ファウリングの定義
膜のファウリングとは、通常、混合液体の物質が膜表面（外部）および膜の毛穴（内部）に吸着して凝集し、膜の細孔がブロックされ、多孔度が減少し、その結果、膜の孔が遮断され、その結果、膜が吸収されて凝集しているプロセスを指します。膜フラックスの減衰とろ過圧力の増加。
膜ろ過の操作中、水分子と細かい物質は膜を通過し続けますが、一部の物質は膜によって傍受され、膜の毛穴を遮断するか、膜表面に堆積し、膜の動揺を引き起こします。膜傍受は膜のファウリングにつながると言えます。膜ファウリングの直接的な症状は、膜フラックスの減少または動作圧力の増加です。
2。膜汚染の種類
（1）汚染物質組成による分類
有機汚染
主に、高分子有機物（多糖類、タンパク質など）、フミン酸、微生物フロック、細胞断片などが混合液体にあります。その中で、溶解した有機物SMPおよびEPSの割合はMLSSと比較して非常に低いものの、それらによって引き起こされる膜汚染は26％-52％を占めています。膜細孔および膜表面での微生物の成長と吸着も、膜汚染における重要な要因です。
無機汚染
金属塩と無機塩イオンブリッジングによって形成されます。膜の一般的な無機汚染は、主に炭酸塩、硫酸塩、ケイ酸塩のスケーリング物質であり、カルシウム、マグネシウム、鉄、シリコンなどのシリケートであり、その中には炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、水酸化マグネシウムがさらにあります。
（2）汚染物質の性質による分類
可逆汚染（一時的汚染）：特定の油圧測定によって膜汚染を除去することができます。きれいな水や雰囲気の揺れや揺れなど。
不可逆汚染（長期汚染）：酸化剤、酸、アルカリ、還元剤などで洗浄することで、油圧洗浄剤で除去できない膜汚染を除去できます。
可逆的および不可逆的な汚染の両方を洗い流すことができます。いかなる洗浄手段でも洗い流せない汚染は、不可逆汚染と呼ばれます。
（3）汚染物質の場所による分類
内部汚染は、吸着、濃度、結晶化、および膜細孔の混合液体の材料の凝集によって形成されます。外部汚染は、膜表面への凝集と堆積によって形成されます。
3。膜汚染のための制御測定
膜汚染の主な要因は、膜の固有の特性、混合液体の特性、およびシステム動作環境です。膜汚染を制御および解決するために、これらの3つの側面から対応する測定値を取る必要があります。
（1）膜の固有の特性
膜の物理的および化学的特性は、膜材料によって決定されます。混合液体中の膜の汚染防止能力は、その材料に関連しています。研究では、膜の親水性が防止能力に非常に重要な影響を与えることが示されています。有機膜材料の中で、一部はPANなどの親水性物質であり、ほとんどはPVDF、PE、PSなどの疎水性材料です。疎水性有機材料は、使用する場合は親水性でなければなりません。修正プロセスの違いにより、使用中の親水性の喪失は速度が異なります。
さらに、膜の汚染防止能力は、膜の表面粗さ、膜の表面電荷、膜の細孔サイズなどにも関連しています。疎水性が向上し、膜表面の粗さを改善し、混合液と適切なポテンシャルを持つ膜材料を選択することにより、膜材料を選択することで改善されます。膜の細孔サイズ。
セラミック膜などの無機膜：アルミナ、炭化シリコン、酸化チタン、酸化ジルコニウムなどで作られ、高温で焼結され、磁束、強度、および化学的安定性の観点から有機膜よりも明らかな利点があります。
（2）混合酒の特性
膜のファウリングは、主に膜と混合液の間の相互作用の結果です。混合液の特性には、スラッジ濃度と粘度、粒子分布、溶解した有機物濃度、および微生物代謝物濃度が含まれます。
スラッジ濃度が低い場合、有機物を吸着および劣化させるスラッジの能力は不十分です。混合液の有機物濃度が増加し、膜の毛穴が深刻にブロックされ、濃度の分極により膜表面の溶質の濃度が大幅に増加し、ゲル層を簡単に形成し、ろ過抵抗を増加させます。スラッジ濃度が特定の値よりも高い場合、EPC濃度は増加し、スラッジ粘度は急速に増加します。粘度は、混合液の膜フラックスと泡のサイズに影響します。スラッジは膜表面に簡単に堆積し、厚いスラッジ層を形成します。一般的に、スラッジ濃度には重要な価値があると考えられています。スラッジ濃度がこの値よりも高い場合、膜フラックスに悪影響を及ぼします。したがって、スラッジ濃度を適切な範囲内で制御して、膜汚染を効果的に制御できます。スラッジの膨張とスラッジの断片化は、深刻な膜汚染を容易に引き起こす可能性があります。
さらに、MBRプロセスの流入水質は、混合液の成分に大きな影響を与え、ある程度の前処理が必要です。たとえば、髪とごみはパターンを絡み合って、膜アセンブリにスラッジの蓄積を引き起こし、したがって膜汚染を引き起こします。好気性生化学プロセスに入る前に、さまざまな細かい膜グリッドを使用するために使用する必要があります。泥や砂などの硬度が高い粒子は、膜繊維を損傷する可能性があり、それらを除去するには砂の沈降タンクが必要です。油は、洗浄できない膜繊維に汚染を引き起こし、要件を超えた場合、オイル分離、浮選などによって除去する必要があります。無機物質：膜表面を沈殿させて縮小し、膜の毛穴を遮断する可能性があります。降水を防ぐために、凝集沈殿またはpH調整によって制御できます。有機溶媒、界面活性剤、デフォーマー、PAM、硬度、アルカリ度、温度など、膜に影響を与える他の特徴的な汚染物質は、特定の状況で特に注意を払う必要があります。
（3）システム動作環境
サブクリティカルフラックス
臨界フラックスの定義は、フラックスがこの値よりも大きい場合、TMPが大幅に増加するようなフラックスがあることです。フラックスがこの値よりも少ない場合、TMPは安定したままです。この概念は、膜フラックスを最大化することと膜のファウリングを効果的に制御することの間の基準点を見つけるのに役立ちます。膜モジュールの実際の動作では、動作フラックスが臨界フラックスよりも高い場合、それは超臨界フラックス動作と呼ばれ、動作フラックスが臨界フラックスよりも少ない場合、それは亜臨界フラックス動作と呼ばれます。実際のアプリケーションでは、適切な動作フラックスを選択する必要があります。この動作フラックス値は亜臨界範囲にあり、場合によっては動作フラックスが臨界フラックスの約50％に過ぎない場合があります。もちろん、長期のMBRでは、亜臨界フラックス動作モードが採用されていても、膜ファウリングのTMPが徐々に増加します。
合理的な曝気
MBRでは、曝気の目的は、微生物に酸素を提供するだけでなく、上昇する泡と乱れた水の流れを生成し、膜表面をきれいにし、スラッジの凝集を防ぎ、膜磁束の安定性を維持することでもあります。同時に、泡と膜繊維の間の衝突によって引き起こされる揺れ効果は、膜繊維間の摩擦さえ引き起こし、膜表面堆積物の脱落を加速し、膜汚染を緩和するのに役立ちます。曝気が大きすぎると、膜表面に堆積した粒子の粒子サイズが減少し、フィルターケーキの構造がよりコンパクトになり、膜ろ過抵抗が増加します。それどころか、通気体積が小さすぎると、乱れが弱まり、汚染が増加するため、適切な通気式ボリュームを選択する必要があります。
操作と停止の交互
膜汚染の3段階理論によれば、膜表面汚染の形成にはプロセスが必要です。第一に、汚染物質は膜表面に吸着、堆積し、蓄積されます。断続的な吸引操作モードは、膜表面に堆積したスラッジがエラエーションと水の流れによって引き起こされるせん断力の下で膜表面から落ちるように、膜の表面から落ちることができるように、膜表面に膜ろ過を定期的に停止することを目的としています。一般に、吸引時間が長いほど、膜表面に懸濁した固形物の蓄積が大きくなります。停止時間が長いほど、膜表面に堆積されたスラッジが徹底的に落ち、膜ろ過性能を回復できます。原則として、それ自体の特性を満たす操作および停止交互の停止方法は、膜製造業者の推奨と実際のプロジェクトの操作に基づいて決定する必要があります。