一种卷式低压膜处理含藻水过程中的膜污染振动控制装置及利用该装置控制膜污染的方法

摘要

一种卷式低压膜处理含藻水过程中的膜污染控制装置及利用该装置控制膜污染的方法。本发明涉及一种处理含藻水过程中的膜污染控制装置及利用该装置控制膜污染的方法。本发明的目的是为了解决现在尚没有一种针对低压卷式膜污染现象提出的振动控制技术的问题。装置中设置振动驱动器，使得卷式膜反应器在驱动电机的带动下实现沿轴心线的转动、回转归位、反转和回转归位，从而达到膜组件振动的效果。该振动方法延长了卷式膜维持高通量运行的时间且确保了出水水质。

说明书

技术领域

本发明涉及一种处理含藻水过程中的膜污染振动控制装置及利用该装置控制膜 污染的方法。

背景技术

目前大规模的蓝藻水华污染事件给人类和动植物的健康带来极大的隐患，甚至造 成严重的政治负面影响和社会震荡。低压膜分离技术(微滤膜、超滤膜)作为一种物理分离 过程，对细菌、藻类及其他水生生物等具有十分高效的截留作用，是保证水体微生物安全性 的最有效手段，因此将其应用到含藻水处理中具有十分明显的优势和重要意义。但是膜污 染问题依然是膜技术进一步推广应用的瓶颈。目前延缓膜污染的方式主要包括原水预处理 和膜反应器运行参数的调整以及改变原水的性质。在膜过滤过程中，原水中的微粒、胶体粒 子或溶质大分子会吸附或沉积在膜表面或膜孔内，造成膜孔径变小或堵塞，为延缓产水量 与分离特性大幅度降低的现象出现，增大膜表面剪切力是最常用且有效的方式，尤其是针 对含有高浓度液体和固体颗粒的溶液。

作为增大膜表面剪切力的最常见方法，曝气可以增强液体流动的湍流程度，在膜 表面产生水力剪切力，使得悬浮杂质和污泥难以粘附在膜表面，从而减少了膜过滤阻力并 使膜组件在较长时间内保持较高渗透速率。但是相比其高能耗问题，因为无法有效控制实 际产生的气泡大小以及气泡运动方向，该方法产生的剪切力大小并不突出；而且当曝气量 达到一定值时其对膜污染的改善能力还将出现峰值。不仅如此，在较高速度下，不规则的气 泡会破坏污泥结构和混凝过程中产生的絮体，尤其是对藻细胞而言，细胞壁的破碎意味着 更多胞内分泌物质的释放，导致原水水质恶化。增大原水流速也是缓解膜污染的另一主要 方法，通过直接破坏膜表面传质层，加速其表面溶液的混合速率，消除浓差极化现象。但是 其在应用时存在着不可避免的缺陷，即膜表面流速的提高必须通过增大跨膜压差实现，这 必然导致膜表面污染层更加紧密并难以洗脱，造成膜污染速率的增加。含藻水中除了藻细 胞本身，其正常代谢产生的分泌物也占有很大比例，其中碳水化合物是重要成分之一。该种 黏性物质不仅通过分子间作用力形成更大的聚合体被膜表面截留，而且也会通过化学键作 用将更多的藻细胞和其他种类分泌物质粘附在膜表面。针对这种胶体和大分子物质占主导 地位的水体，寻找到适宜的方法增大膜表面剪切力同时维持藻细胞的完整性对缓解膜污染 将有着重要意义。

利用振动作用控制膜过滤过程中的污染问题正在逐渐兴起。例如：针对平板膜开 发的振动剪切强化膜系统和针对中空纤维膜提出的垂直振动系统已在多个商业规模的工 业应用中获得成功。但是，该研究目前还仅仅局限于平板式和中空纤维式膜组件，并未涉及 卷式膜组件。然而，相比平板式和中空纤维式膜组件，卷式膜组件因为在填充面积、清洗方 式、改造和维护成本等方面的诸多优势受到了业界的广泛关注，成为给水厂升级改造工程 的首选。因此，有必要研究出一种针对低压卷式膜组件的振动过滤系统。

发明内容

本发明的目的是为了解决现在尚没有一种针对低压卷式膜污染现象提出的振动 控制技术的问题，而提供一种卷式低压膜处理含藻水过程中的膜污染振动控制装置及利用 该装置控制膜污染的方法。

本发明的一种卷式低压膜处理含藻水过程中的膜污染振动控制装置由原水箱、蠕 动泵、压力传感器、卷式膜组件反应器、传动轴、齿轮、振动驱动器、第一电导率传感器、第二 电导率传感器、第一转子流量计、第二转子流量计、pH计、回流管、进水管、浓缩液出水管、滤 后水出水管、浓缩液取样口、滤后水取样口、第一出水调节阀、第二出水调节阀、排水口、温 度控制器、搅拌器、第一进水调节阀、第二进水调节阀、回流水调节阀和传动机构组成；所述 的传动轴的一端与卷式膜组件反应器同轴固定连接，传动轴的另一端与齿轮同轴固定连 接，所述的振动驱动器与齿轮之间通过传动机构传动，所述的原水箱的出水口与蠕动泵的 进水口相连，蠕动泵的出水口与卷式膜组件反应器的进水口之间通过进水管相连，所述的 进水管上设置有第一进水调节阀和第二进水调节阀，所述的回流管的一端设置在第一进水 调节阀和第二进水调节阀之间，回流管的另一端与原水箱相连，所述的回流管上设置有回 流水调节阀，所述的浓缩液出水管的进水口与卷式膜组件反应器出水口相连，浓缩液出水 管的出水口与原水箱相连，浓缩液出水管上沿水流方向依次设置有第一出水调节阀、第一 电导率传感器和第一转子流量计，第一出水调节阀和第一电导率传感器之间设置有浓缩液 取样口；所述的滤后水出水管的进水口与卷式膜组件反应器出水口相连，所述的滤后水出 水管的出水口与原水箱相连，滤后水出水管上沿水流方向依次设置有第二出水调节阀、第 二电导率传感器和第二转子流量计，第二出水调节阀和第二电导率传感器之间设置有滤后 水取样口，浓缩液取样口和滤后水取样口上均设置有阀门，所述的进水管近卷式膜组件反 应器处与浓缩液出水管近卷式膜组件反应器处均设置有压力传感器，所述的原水箱内设置 有pH计、温度控制器和搅拌器，所述的原水箱侧壁的底部设置有排水口。

本发明的一种利用卷式低压膜处理含藻水过程中的膜污染控制装置控制膜污染 的方法如下：

原水箱内的原水通过蠕动泵经进水管进入卷式膜组件反应器中，卷式膜组件反应 器在振动驱动器的驱动下通过传动机构、齿轮和传动轴使得卷式膜组件反应器实现沿轴心 线的转动、回转归位、反向转动、再回转归位的重复运动，运行过程中浓缩液出水管中的浓 缩液可根据需求直接排走或回流至原水箱中，运行过程中滤后水出水管中的膜渗透液可根 据需求直接排走或回流至原水箱中，运行过程中可通过回流管及其上的回流水调节阀调节 进水的压力和流量。

本发明的有益效果：

本发明不同于平板式和中空纤维式膜组件，振动对卷式膜污染的控制不仅依靠于 膜组件自身转动在膜表面产生直接的剪切力，同时还将利用卷式膜给水侧不同溶质与溶液 间产生的相对运动。根据流体流动的基本规律，由于非均相物系中两相间的密度差异，可以 通过机械方法使两相产生相对运动，本项目的研究正是基于此机理。在卷式膜组件水平振 动过程中，由于颗粒污染物和溶液间的密度差，必然增强进水中此类污染物与主体溶液的 相对运动，从而增强膜表面水体扰动程度，增大膜表面剪切力，并最终降低浓差极化和膜污 染现象。因此这种振动效果取决于颗粒物和溶液间的相对运动程度，与原水水质、膜表面特 点以及振动强度也有着紧密的联系。本发明利用了原水中藻细胞与水密度之间明显的差 距，当卷式膜组件在水平方向振动时藻细胞与溶液间必然会出现相对运动。在膜过滤过程 中，这种相对运动必然会增大膜表面或附近藻细胞及其分泌物向主体溶液的扩散速度，从 而延长膜维持高通量运行的时间，同时保障膜出水水质。具体优点如下：

(1)作为一种生物体，藻细胞会因外力造成的死亡破裂而向周围水体释放多种有 机物质，从而会加重膜污染速率。因此，在处理富营养化水体时必须尽量降低对藻细胞完整 性的影响。本发明相比常用的曝气法，能更有效控制膜表面剪切力的大小，避免了对原水中 藻细胞的过度损伤，从而保证了原水水质。这不仅有助于增强振动效果，还确保了出水水 质。

(2)与单纯增大膜表面流速的方法相比，振动方法并不需要增大跨膜压差，即可以 在较低压力条件下在膜表面产生剪切力并形成水体扰动，从而进一步降低膜污染发展速 率。

(3)本发明在充分利用卷式膜组件进水水流在膜表面产生的竖直方向冲刷力的同 时，通过振动作用产生水平作用力，必然会大大增强膜表面溶液的混合速率，促使膜表面聚 集的污染物质再次溶入主体溶液中，增大反应器内物质的传质速率，从而破坏膜表面的浓 差极化现象，延长膜维持高通量运行的时间。

(4)本发明不仅可应用于低压膜过滤技术，还可广泛应用于各种膜污染技术，包括 高压反渗透膜过滤系统。除了含藻水，其他受污染水体也同样适用，尤其适用于含有较高浓 度的颗粒物溶液。本发明对膜污染的控制效果与待处理溶液中溶质和溶剂间的密度差有着 紧密联系。

(5)本发明的方法操作简单，可控性强，为卷式膜污染的控制方法提供了新的思 路。

附图说明

图1为本发明的一种卷式低压膜处理含藻水过程中的膜污染振动控制装置示意 图；

图2为试验二与常规错流膜过滤方法对跨膜压差(TMP)变化的影响的对比图；其中 1为试验二的方法对跨膜压差(TMP)变化的影响曲线，2为常规错流膜过滤方法对跨膜压差 (TMP)变化的影响曲线；

图3为试验二与常规错流膜过滤方法中不可逆阻力值(RTI)的对比图；其中1为试 验二的方法中不可逆阻力值(RTI)，2为常规错流膜过滤方法中不可逆阻力值(RTI)；

图4为物理清洗前试验二中的膜组件的膜表面的SEM照片；

图5为物理清洗前对照组一中的膜组件的膜表面的SEM照片；

图6为物理清洗后试验二中的膜组件的膜表面的SEM照片；

图7为物理清洗后对照组一中的膜组件的膜表面的SEM照片；

图8为试验二与曝气方法对跨膜压差(TMP)变化的影响的对比图；其中1为试验二 的方法对跨膜压差(TMP)变化的影响曲线，2为曝气方法对跨膜压差(TMP)变化的影响曲线， 3为无振动和无曝气对跨膜压差(TMP)变化的影响曲线；

图9为振动(试验二)与无振动处理不同污染物时TMP差值(ΔTMP)变化的对比图； 其中1为处理藻液时的ΔTMP变化曲线，2为处理二氧化硅悬浮液时的ΔTMP变化曲线，3为处 理胞外分泌物时的ΔTMP变化曲线，4为处理腐殖酸时的ΔTMP变化曲线。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的一种卷式低压膜处理含藻水过程中的膜污染振动 控制装置由原水箱1、蠕动泵2、压力传感器3、卷式膜组件反应器4、传动轴5、齿轮6、振动驱 动器7、第一电导率传感器8-1、第二电导率传感器8-2、第一转子流量计9-1、第二转子流量 计9-2、pH计10、回流管11、进水管12、浓缩液出水管13、滤后水出水管14、浓缩液取样口15、 滤后水取样口16、第一出水调节阀17-1、第二出水调节阀17-2、排水口18、温度控制器19、搅 拌器20、第一进水调节阀21、第二进水调节阀22、回流水调节阀23和传动机构24组成；所述 的传动轴5的一端与卷式膜组件反应器4同轴固定连接，传动轴5的另一端与齿轮6同轴固定 连接，所述的振动驱动器7与齿轮6之间通过传动机构24传动，所述的原水箱1的出水口与蠕 动泵2的进水口相连，蠕动泵2的出水口与卷式膜组件反应器4的进水口之间通过进水管12 相连，所述的进水管12上设置有第一进水调节阀21和第二进水调节阀22，所述的回流管11 的一端设置在第一进水调节阀21和第二进水调节阀22之间，回流管11的另一端与原水箱1 相连，所述的回流管11上设置有回流水调节阀23，所述的浓缩液出水管13的进水口与卷式 膜组件反应器4出水口相连，浓缩液出水管13的出水口与原水箱1相连，浓缩液出水管13上 沿水流方向依次设置有第一出水调节阀17-1、第一电导率传感器8-1和第一转子流量计9- 1，第一出水调节阀17-1和第一电导率传感器8-1之间设置有浓缩液取样口15；所述的滤后 水出水管14的进水口与卷式膜组件反应器4出水口相连，所述的滤后水出水管14的出水口 与原水箱1相连，滤后水出水管14上沿水流方向依次设置有第二出水调节阀17-2、第二电导 率传感器8-2和第二转子流量计9-2，第二出水调节阀17-2和第二电导率传感器8-2之间设 置有滤后水取样口16，浓缩液取样口15和滤后水取样口16上均设置有阀门，所述的进水管 12近卷式膜组件反应器4处与浓缩液出水管13近卷式膜组件反应器4处均设置有压力传感 器3，所述的原水箱1内设置有pH计10、温度控制器19和搅拌器20，所述的原水箱1侧壁的底 部设置有排水口18。

本实施方式的装置在振动过程中，膜组件与膜反应器同步转动。

本实施方式的装置中在膜渗透液和浓缩液出水一侧均安装有流量计实时记录膜 运行状态。

本实施方式的装置中浓缩液出水管13和滤后水出水管14采用软管，使得运行过程 中的浓缩液和膜渗透液可根据需求直接排走或回流至原水箱1中。

本实施方式的装置中可在浓缩液取样口15和滤后水取样口16处取水样。

本实施方式的装置中排水口18的作用是当装置运行一段时间后需要清理原水箱1 时，通过排水口18将原水箱1的水排空，然后拆卸掉蠕动泵2与原水箱1之间的水管，再进行 清理。

本实施方式的装置中的所有电子仪表显示数据均通过数据采集器传入电脑。

本实施方式的振动驱动器7可随时调节需要的振动频率。

具体实施方式二：本实施方式的一种利用卷式低压膜处理含藻水过程中的膜污染 振动控制装置控制膜污染的方法如下：

原水箱1内的原水通过蠕动泵2经进水管12进入卷式膜组件反应器4中，卷式膜组 件反应器4在振动驱动器7的驱动下通过传动机构24、齿轮6和传动轴5使得卷式膜组件反应 器4实现沿轴心线的转动、回转归位、反向转动、再回转归位的重复运动，运行过程中浓缩液 出水管13中的浓缩液可根据需求直接排走或回流至原水箱1中，运行过程中滤后水出水管 14中的膜渗透液可根据需求直接排走或回流至原水箱1中，运行过程中可通过回流管11及 其上的回流水调节阀23调节进水的压力和流量。

本实施方式中浓缩液出水管13和滤后水出水管14采用软管，使得运行过程中的浓 缩液和膜渗透液可根据需求直接排走或回流至原水箱1中。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同的是：卷式膜组件反应器4沿 轴心线的转动角度与反向转动角度相同。其他步骤及参数与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式二或三不同的是：卷式膜组件反应 器4沿轴心线的转动角度为8°～16°。其他步骤及参数与具体实施方式二或三相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式二至四之一不同的是：卷式膜组件 反应器4沿轴心线的转动角度为9°。其他步骤及参数与具体实施方式二至四之一相同。

试验一、本试验的一种卷式低压膜处理含藻水过程中的膜污染振动控制装置由原 水箱1、蠕动泵2、压力传感器3、卷式膜组件反应器4、传动轴5、齿轮6、振动驱动器7、第一电 导率传感器8-1、第二电导率传感器8-2、第一转子流量计9-1、第二转子流量计9-2、pH计10、 回流管11、进水管12、浓缩液出水管13、滤后水出水管14、浓缩液取样口15、滤后水取样口 16、第一出水调节阀17-1、第二出水调节阀17-2、排水口18、温度控制器19、搅拌器20、第一 进水调节阀21、第二进水调节阀22、回流水调节阀23和传动机构24组成；所述的传动轴5的 一端与卷式膜组件反应器4同轴固定连接，传动轴5的另一端与齿轮6同轴固定连接，所述的 振动驱动器7与齿轮6之间通过传动机构24传动，所述的原水箱1的出水口与蠕动泵2的进水 口相连，蠕动泵2的出水口与卷式膜组件反应器4的进水口之间通过进水管12相连，所述的 进水管12上设置有第一进水调节阀21和第二进水调节阀22，所述的回流管11的一端设置在 第一进水调节阀21和第二进水调节阀22之间，回流管11的另一端与原水箱1相连，所述的回 流管11上设置有回流水调节阀23，所述的浓缩液出水管13的进水口与卷式膜组件反应器4 出水口相连，浓缩液出水管13的出水口与原水箱1相连，浓缩液出水管13上沿水流方向依次 设置有第一出水调节阀17-1、第一电导率传感器8-1和第一转子流量计9-1，第一出水调节 阀17-1和第一电导率传感器8-1之间设置有浓缩液取样口15；所述的滤后水出水管14的进 水口与卷式膜组件反应器4出水口相连，所述的滤后水出水管14的出水口与原水箱1相连， 滤后水出水管14上沿水流方向依次设置有第二出水调节阀17-2、第二电导率传感器8-2和 第二转子流量计9-2，第二出水调节阀17-2和第二电导率传感器8-2之间设置有滤后水取样 口16，浓缩液取样口15和滤后水取样口16上均设置有阀门，所述的进水管12近卷式膜组件 反应器4处与浓缩液出水管13近卷式膜组件反应器4处均设置有压力传感器3，所述的原水 箱1内设置有pH计10、温度控制器19和搅拌器20，所述的原水箱1侧壁的底部设置有排水口 18。

本试验的装置中浓缩液出水管13和滤后水出水管14采用软管，使得运行过程中的 浓缩液和膜渗透液可根据需求直接排走或回流至原水箱1中。

本试验的装置中排水口18的作用是当装置运行一段时间后需要清理原水箱1时， 通过排水口18将原水箱1的水排空，然后拆卸掉蠕动泵2与原水箱1之间的水管，再进行清 理。

试验二：利用如试验一所述的一种卷式低压膜处理含藻水过程中的膜污染振动控 制装置控制膜污染的方法如下：

原水箱1内的原水通过蠕动泵2经进水管12进入卷式膜组件反应器4中，卷式膜组 件反应器4在振动驱动器7的驱动下通过传动机构24、齿轮6和传动轴5使得卷式膜组件反应 器4实现沿轴心线的转动、回转归位、反向转动、再回转归位的重复运动，运行过程中浓缩液 出水管13中的浓缩液可根据需求直接排走或回流至原水箱1中，运行过程中滤后水出水管 14中的膜渗透液可根据需求直接排走或回流至原水箱1中，运行过程中可通过回流管11及 其上的回流水调节阀23调节进水的压力和流量。

本试验中卷式膜组件反应器4沿轴心线的转动角度与反向转动角度相同，且卷式 膜组件反应器4沿轴心线的转动角度为9°。

对比试验(一)：试验二与常规错流膜过滤方法对膜污染的影响试验：

原水为实验室培养的铜绿微囊藻溶液，详细水质指标见表1。

表1原水的水质指标

采用试验二的方法，即反应器中利用振动作为膜污染减缓方式。

对照组一：反应器采用常规错流膜过滤方式。

试验的过程中将始终采用连续流运行方式，超滤膜通量恒定为40L/(m²·h)，反应 器内温度为23～25℃，实验持续时间为6小时，转动角度9°，反应器中膜组件振动频率为 10Hz，膜表面错流流速2～3cm/s。

得到如图2所示的试验二与常规错流膜过滤方法对跨膜压差(TMP)变化的影响的 对比图；其中1为试验二的方法对跨膜压差(TMP)变化的影响曲线，2为常规错流膜过滤方法 对跨膜压差(TMP)变化的影响曲线。

得到如图3所示的试验二与常规错流膜过滤方法中不可逆阻力值(RTI)的对比图； 其中1为试验二的方法中不可逆阻力值(RTI)，2为常规错流膜过滤方法中不可逆阻力值 (RTI)。

由图2和图3可以看出，膜组件的转动作用对膜污染具有十分明显的缓解效果，而 且能够降低相对不可逆阻力值。

试验结束后取下试验二和对照组一中的膜组件进行物理清洗，并分别在进行物理 清洗前后对膜组件的膜表面进行SEM检测：

得到如图4所示的物理清洗前试验二中的膜组件的膜表面的SEM照片，如图5所示 的物理清洗前对照组一中的膜组件的膜表面的SEM照片，如图6所示的物理清洗后试验二中 的膜组件的膜表面的SEM照片，如图7所示的物理清洗后对照组一中的膜组件的膜表面的 SEM照片。

从图4～7可以看出，试验二中的振动能有效洗刷膜表面的污染物，尤其是大颗粒 的藻细胞。物理清洗后，振动膜表面污染物被基本去除，但在无振动膜表面依然覆盖着一层 凹凸不平的污染物质，说明试验二的振动作用不仅能有效缓解膜过滤过程中的污染发展速 率，同时能增强物理清洗效果。

对比试验(二)：对比试验二与曝气方法对膜污染的影响试验：

原水取自水厂混凝沉淀池出水，其主要水质指标如表2所示。

表2原水的水质指标

采用试验二的方法，即反应器中利用振动作为膜污染减缓方式。

对照组二：采用曝气方式，曝气反应器中曝气量/通量比为1:1。

试验的过程中将始终采用连续流运行方式，超滤膜通量恒定为40L/(m²·h)，反应 器内温度为23～25℃，实验持续时间为6小时，转动角度9°，反应器中膜组件振动频率为 10Hz，膜表面错流流速2～3cm/s。

得到如图8所示的试验二与曝气方法对跨膜压差(TMP)变化的影响的对比图；其中 1为试验二的方法对跨膜压差(TMP)变化的影响曲线，2为曝气方法对跨膜压差(TMP)变化的 影响曲线，3为无振动和无曝气对跨膜压差(TMP)变化的影响曲线。

从图8可以看出，相比曝气作用，膜组件振动作用能更有效控制膜污染发展速率。

分析认为：相比曝气方法，振动方法由于能明确控制转动频率和转动角度等重要 影响因素，所以可有效地对实际应用过程中所需要的剪切力大小进行调控。相反，曝气方法 虽然可通过气泡在上升过程中产生的多方面作用力来增强颗粒物质所受到的剪切力，但是 此过程中很难具体操控某些重要的影响因子(如气泡大小、上升速度和运动方向等)，从而 导致清洗效果低于预期和能源浪费等现象发生，并最终造成膜产水量降低和运行成本提高 等更为严重的问题出现。

对比试验(三)：分别采用试验二的膜过滤方法(振动)和常规错流膜过滤方式(无 振动)对不同成分进行膜过滤试验，进行振动和无振动膜污染控制方法对不同成分引起的 膜污染的控制效果的对比试验，具体如下：

藻液原水中藻细胞浓度约为2×10⁸个/L；将含藻水经0.45μm滤膜过滤后的滤液作 为胞外分泌物原水。同时，采用了腐殖酸模拟富营养化水体中的天然有机物(将腐殖酸储备 液加入蒸馏水作为腐殖酸原水)。为模拟水体中的泥沙和矿物质类物质，试验中采用了二氧 化硅配置悬浮溶液，悬浮溶液的浓度为5g/L，其中二氧化硅的平均粒径约为10μm。具体试验 原水水质见表3。

表3原水的水质指标

试验的过程中将始终采用连续流运行方式，超滤膜通量恒定为40L/(m²·h)，反应 器内温度为23～25℃，实验持续时间为3小时，转动角度9°，反应器中膜组件振动频率为 10Hz，膜表面错流流速2～3cm/s。

结论：利用同一时间下振动(试验二)与无振动两种方法处理后的超滤膜的TMP差 值(ΔTMP)表征振动(试验二)对不同污染物质(含藻水、胞外分泌物、二氧化硅和腐殖酸)引 起的膜污染的控制能力，即得到如图9所示的振动(试验二)与无振动处理不同污染物时TMP 差值(ΔTMP)变化的对比图；其中1为处理藻液时的TMP差值(ΔTMP)变化曲线，2为处理二氧 化硅悬浮液时的TMP差值(ΔTMP)变化曲线，3为处理胞外分泌物时的TMP差值(ΔTMP)变化 曲线，4为处理腐殖酸时的TMP差值(ΔTMP)变化曲线。

由图9可见，振动效果的排序为藻液>二氧化硅>胞外分泌物>腐殖酸。振动主要是 通过提高膜组件与反应器内溶液的相对运动来加速膜组件内部的溶液扩散速率，从而减轻 反应器中的浓差极化现象；同时依靠这种相对运动生成的剪切力对膜表面不断的洗刷，达 到抑制滤饼层生成速率的效果。对于二氧化硅这种完全通过截留作用去除的颗粒物，它们 与膜表面间的相互作用力较弱，在膜表面的聚集基本是依靠膜表面抽吸力作用，因此利用 振动作用可以非常有效的降低膜污染速率。虽然藻细胞表面通常都会粘附一层碳水化合 物，但是根据实验结果推测，在弱碱性条件下，碳水化合物和膜表面均呈负电性，彼此间的 静电斥力较强，所以碳水化合物和膜之间的作用力并不十分明显。相反，对于腐殖酸这种含 有多种亲疏水性基团的有机物，会通过分子内部作用与超滤膜表面官能团发生产生十分紧 密的化学反应，振动对此的控制能力相对较弱。