MBR工程长期运行中的膜清洗效果和膜性能变化摘要：为了探究MBR工程长期运行中不同使用年限和清洗方案对膜性能的影响，对3个MBR工程中膜现有清洗效果进行评价，并对膜丝进行机械强度、接触角、红外光谱等方面的测试分析。3个MBR工程中的膜经恢复性清洗后，膜表面的有机污染物和无机污染物仍有部分残留，其中运行时间最长（5年）的洋里四期MBR中膜的有机污染清洗效果较差，膜表面絮体纤维残留较多；无机污染元素主要是Ca、Fe，柠檬酸对含Fe元素的无机污染物具有较好的去除效果。膜使用时间增加和膜老化可能造成膜的机械强度下降；膜清洗频率对膜机械性能有一定影响，清洗剂会破坏膜表面的亲水性改性剂，导致膜亲水性能下降。膜污染和膜老化问题一直都是MBR工艺在实际工程长期运行中的限制性因素。对福州市2座大型城镇污水处理厂中的3个MBR工程进行了长期追踪调研，针对MBR工程中不同使用年限的膜系统的清洗方案进行了效果评价，同时探究了膜的长期使用和清洗对膜性能的影响。1工程概况洋里污水处理中心（简称洋里）是福建省规模最大的城市污水处理厂，其二期和四期工程均采用A2/O-MBR工艺，洋里四期工程于2015年投入使用至今，设计处理能力为20×104m3/d，洋里二期工程于2018年提标改造完成并投入使用，设计处理能力为15×104m3/d。祥坂污水处理厂（简称祥坂）于2018年提标改造后采用A2/O-MBR工艺，设计处理能力为9×104m3/d。1.1MBR工程的膜系统3个MBR工程均采用聚偏氟乙烯（PVDF）中空纤维膜组件，膜孔径为0.04μm，以PVDF为基础膜材料，经过亲水化处理，水接触角由改性前的90°左右降为40°～60°。膜系统的基本情况见表1。11.2MBR工程的膜清洗方案3个MBR工程中膜系统的清洗方案均包括维护性清洗（MC）和恢复性清洗（RC）。3个MBR工程的膜系统维护性清洗方式相同：加350mg/L次氯酸钠3min+静置3min+吹扫2min；然后，加350mg/L次氯酸钠1min+静置2min+吹扫2min，重复5次。洋里四期、洋里二期、祥坂的膜清洗频率分别为1、1、1～2次/d。恢复性清洗方案会根据膜实际运行状况、曝气池污泥浓度和膜使用年限进行调整。2018年8月—2019年8月期间，3个MBR工程采用的膜恢复性清洗方案如表2所示。1.3MBR工程膜运行情况洋里四期：膜运行通量为17.00L/（m2·h），吹扫风量为2.70m3/（h·片）（标准状态下，下同），上层和下层膜片过滤面积均为20m2。洋里二期：膜运行通量为16.70L/（m2·h），吹扫风量为2.75m3/（h·片），上层和下层膜片过滤面积分别为20、22m2。祥坂：膜运行通量为16.80L/（m2·h），吹扫风量为2.75m3/（h·片），上层和下层膜片过滤面积分别为20、22m2。2分别选取洋里四期、洋里二期和祥坂的1个膜池，2018年8月—2019年8月期间其透水率随时间的变化情况如图1所示。3个MBR工程的运行条件类似，其中，洋里四期的膜运行年限最长，整体透水率较低。3图1MBR工程中膜的透水率变化2试验方法4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。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。3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...
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