在MBR(膜生物反应器)系统中,PTS(压力时间积分值,Pressure Time Sum) 是一个核心的、用于量化膜污染趋势和判断清洗时机的关键参数。
PTS值升高,直接而明确地表明膜污染正在加剧,系统需要关注或干预。
简单来说:PTS是跨膜压差(TMP)随时间变化的积分(累加值)。 它比单纯看某一时刻的TMP更能全面、科学地反映膜从干净到污染的全过程累积负荷。
以下是导致PTS值升高的详细原因分析,从直接原因到根本原因:
核心直接原因:跨膜压差(TMP)升高或在高位运行时间过长
因为 PTS = ∫ TMP dt,所以:
TMP的绝对值升高了(比如从10 kPa升高到了20 kPa)。TMP在较高水平下运行的时间(t)变长了(清洗间隔延长)。
导致TMP升高(从而PTS升高)的具体技术原因:
可以将原因分为三大类:膜自身状态、混合液特性、运行操作。
第一类:膜自身物理状态问题
膜孔堵塞:
不可逆污染:微小胶体、溶解性微生物产物(SMP)、部分无机盐(如硅、钙镁结垢)进入并牢固附着在膜孔内部,难以通过常规物理清洗去除。
结垢:废水中的钙、镁、硅等在高pH或浓缩条件下形成氢氧化物或硅酸盐垢,堵塞膜孔。
膜丝/膜片损伤:膜丝断裂(中空纤维膜)或膜片破损(平板膜),导致污泥直接穿透,有效过滤面积减少,其他完好部分的膜负荷增加,TMP快速上升。
第二类:混合液(污泥)特性恶化 - 这是最常见、最根本的原因
污泥浓度(MLSS)过高:虽然MBR能在高MLSS下运行,但浓度过高会显著增加污泥粘度,导致过滤阻力剧增,TMP加速上升。
污泥性状恶化
污泥膨胀/黏度升高:丝状菌膨胀或大量胞外聚合物(EPS)分泌会导致污泥絮体松散、粘度极大,形成致密的滤饼层,且不易被擦洗掉。
污泥老化:过长的污泥龄(SRT)导致微生物内源呼吸,产生更多细小的细胞碎片和SMP,加剧膜孔堵塞。
无机物累积:工业废水中(半导体废水也可能含有)的惰性无机颗粒(如泥土、金属氢氧化物)在生物池中不断累积,增加污泥粘度并磨损膜丝。
溶解性微生物产物(SMP)和胞外聚合物(EPS)过量:这是导致膜污染的最重要生物因素。
进水负荷冲击(尤其是高COD)、营养不均衡(缺氮磷)、毒性物质抑制等都会刺激微生物分泌大量SMP/EPS,它们极易吸附在膜表面和膜孔内,形成凝胶层,产生极大阻力。
第三类:运行操作与工艺条件问题
曝气不足:
膜擦洗曝气不足:这是平板膜和中空纤维膜控制污染的关键。曝气量不足或分布不均,导致膜表面水力剪切力不够,无法有效剥离正在形成的滤饼层。
生化池曝气不足:导致溶解氧(DO)偏低,可能引发污泥膨胀,间接影响膜污染。
运行通量过高:在设计通量以上运行,会快速将污染物“吸”向膜表面,加速滤饼层形成和孔堵塞,导致TMP跃升式增长。
清洗策略不当:
维护性清洗(MC/CIP)频率太低或强度不够:未能及时清除可恢复的污染。
恢复性清洗(REC)延迟:当污染已发展为不可逆时,未及时进行强化学清洗(如酸洗+碱洗+次氯酸钠洗),导致污染累积。
进水水质波动与冲击:
油类/脂类物质:研磨液、切削液等含油物质进入,会包裹污泥并粘附在膜表面,形成顽固污染。
高盐分:可能影响污泥活性,并可能与化学清洗剂反应产生沉淀。






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