EPS對MBR膜的污堵的影響及減緩污堵的措施！
時間：2022-12-09 作者：admin
01 什么是EPS？
姓名：胞外聚合物，一種能讓細(xì)胞胞外顆粒物結(jié)合在一起并使其粘附到底物上的高分子物質(zhì)。
英文名/外號：extracellular polymeric substances，你也可以叫它EPS。
籍貫：EPS主要來自于細(xì)胞內(nèi)分泌、細(xì)胞自溶或者從廢水中吸附等。
特長：EPS的主要作用有，吸附無機(jī)離子的作用去除污染物；吸附外界的有機(jī)物來聚集水環(huán)境中的營養(yǎng)物；消化外界大分子物質(zhì)以滿足營養(yǎng)需求；形成保護(hù)層來阻礙有害的外部環(huán)境。在有機(jī)負(fù)荷比較低的情況下，EPS能作為碳源和能源，能聚集絮體和生物膜的細(xì)菌細(xì)胞
聯(lián)系方式：EPS的提取方法一般分為物理方法(離心、超聲波、熱處理等)、化學(xué)方法(硫酸提取法、氫氧化鈉提取法、EDTA 提取法、離子交換樹脂法、戊二醛提取法等)和物理化學(xué)方法(甲醛——超聲波法、甲醛離心法和超聲波——陽離子樹脂法等)。
社會關(guān)系：EPS的含量隨有機(jī)物濃度降低而逐漸下降；污泥停留時間SRT延長會引起EPS含量降低；污泥負(fù)荷F/M降低、溶解氧DO質(zhì)量濃度升高和pH值偏堿時，有利于EPS的合成。
02 EPS對膜污染有啥影響？
其實(shí)，早在上個世紀(jì)90年代初期，就已經(jīng)有EPS對MBR過濾影響的報道，近年來更是受到廣泛關(guān)注。EPS一方面使得污染物容易在膜表面沉積并形成致密的濾餅層，另一方面會惡化污泥混合液可濾性。EPS是膜通量下降的主要原因。因此， 對EPS的研究有利于進(jìn)一步揭示膜污染的機(jī)制。
1、EPS濃度對膜污染的影響
MBR中污泥沉降性能主要由反應(yīng)器中累積的高濃度EPS影響，當(dāng)EPS大于100mg/g時，污泥沉降性能開始惡化。MBR中污泥濃度很高時，黏度和溶解性物質(zhì)就成為膜通量下降的主要因素。EPS濃度增高使得溶解性物質(zhì)增多，混合液黏度增大，從而不利于DO的擴(kuò)散，使污泥系統(tǒng)充氧困難，影響菌膠團(tuán)的正常生理活動，并使TMP極大地提高。EPS的質(zhì)量濃度與膜污染呈線性關(guān)系，即污泥中的EPS含量越高，污染阻力越大，膜污染也越嚴(yán)重。
2、EPS的種類對膜污染的影響
EPS可分為緊密粘附EPS(簡稱TB-EPS)和松散附著EPS(簡稱LB-EPS)，EPS的種類不同對于膜污染的貢獻(xiàn)程度也不同。與緊密粘附EPS相比，松散附著EPS與膜污染阻力呈現(xiàn)強(qiáng)顯著相關(guān)。松散附著EPS是引起污泥混合液中Zeta電位、污泥黏度μ和SVI變化的主要原因，而這三者與膜污染阻力呈現(xiàn)良好的相關(guān)性。
3、EPS的組分對膜污染的影響
EPS的主要成分為多糖和蛋白質(zhì)，約占EPS總量的70%——80%，而腐殖質(zhì)、核酸、糖醛酸、脂類和氨基酸等含量較低。EPS中蛋白質(zhì)和糖類的比值對膜污染有很大的影響，二者比值下降會造成污泥絮體疏水性能下降、沉降性能變差，從而使絮體與水難以分離，最終加快膜污染速率。蛋白質(zhì)類LB是影響MBR膜污染的主要物質(zhì)，膜通量隨著蛋白質(zhì)比例的減少而增加。蛋白質(zhì)易在膜表面沉積和累積，填充膜免污染物間的微小空隙，從而降低膜表面濾餅層的滲透性能。
而濾膜污染過程分析表明，濾餅層的形成是控制膜污染的決定性階段，因此，蛋白質(zhì)對膜污染的表征是了解膜污染機(jī)制、優(yōu)化膜污染控制及清洗的關(guān)鍵。
03 如何減緩EPS對膜污染的影響？
通過分析EPS的定義功能以及對膜污染的影響可知，EPS是MBR膜污染中的主要污染物。而要想減緩EPS對膜污染的影響，就必須優(yōu)化操作條件、調(diào)控混合液、定期清洗膜組件。
1、優(yōu)化操作條件
優(yōu)化膜分離操作條件，將反應(yīng)器控制在次臨界通量下運(yùn)行，可以有效地防治膜污染。
膜過濾有兩種基本模式：錯流過濾和終端過濾。錯流過濾雖是針對終端過濾易污染的缺點(diǎn)而提出的，但能量消耗大；終端過濾能量利用率高，但易加快膜污染速率。
具體優(yōu)化操作如下：
對于過濾活性污泥而言，采用錯流過濾可以降低膜污染；控制合理的曝氣強(qiáng)度和抽吸時間可以有效地減少顆粒物質(zhì)在膜面的沉積，減緩膜污染。間歇運(yùn)行、增加曝氣量等均可以減緩膜污染速率。以膜組件的堵塞特征及曝氣效率為依據(jù)調(diào)節(jié)SRT，可以控制膜污染。
2、采用化學(xué)方法調(diào)控混合液
待處理液污泥濃度越高，越容易在膜表面吸附沉積，導(dǎo)致污染，故可以對其進(jìn)行預(yù)處理。比如，通過添加化學(xué)試劑來改善混合液性質(zhì)，從而控制膜污染。但要注意添加的物質(zhì)不可對微生物產(chǎn)生毒性作用，以免影響出水水質(zhì)及污泥回收利用。這些化學(xué)試劑主要分為絮凝劑和吸附劑。
1)添加絮凝劑
絮凝劑可以絮凝游離的EPS，改善泥水分離性能，提高了混合液的可過濾性，常用的絮凝劑主要有氯化鐵和硫酸鋁。
添加絮凝劑后，EPS堵塞和吸附在膜孔內(nèi)的概率變??；活性污泥在膜表面的泥餅層比較疏松、孔隙率高、透水性好，從而有利于延緩TMP增長和維持膜通量。簡單點(diǎn)來說，絮凝劑可顯著降低EPS濃度，同時改善濾膜的水力學(xué)性能。
2)添加吸附劑
吸附劑可以降低系統(tǒng)中的有機(jī)物含量。定量投加粉末活性炭(PAC)可以形成生物活性碳(PAC)，這不僅使污染絮體的可壓縮性減少，而且使微生物絮體中的EPS減少，改變膜表面的凝膠層結(jié)構(gòu)，保持較高的膜通量。投加PAC后，主要對絮體尺寸分布和污泥表觀黏度產(chǎn)生影響，從而降低濾餅阻力。
因此，只有在SRT較短且定期投加PAC時，其對膜污染的抑制作用才會明顯。
3、定期清洗膜組件
一旦膜孔堵塞及凝膠層形成后，運(yùn)行過程中的水力作用很難將其去除，必須進(jìn)行膜清洗。定期清洗膜組件可以去除沉積在膜表面的EPS，提高膜通量。常用的清洗方法有機(jī)械清洗、化學(xué)清洗、電清洗以及超聲波清洗等。其中，電清洗和超聲波清洗效果最好，但運(yùn)行費(fèi)用太高。機(jī)械清洗效果不理想，一些與膜結(jié)合緊密的物質(zhì)去 除不掉。相比之下，化學(xué)清洗最為經(jīng)濟(jì)有效。一般最常用的清洗劑有硝酸、檸檬酸、鹽酸，氫氧化鈉、氫氧化鉀、次氯酸鈉等。值得一提的是，對于不同的膜組件，采用的藥劑不同，但一定要注意不能殺死微生物。
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