（I）. Analyse des causes de blocage du MBR
1. Qualité des eaux usées
La nature des eaux usées a un impact important sur le blocage des BRM. Des concentrations élevées de matières organiques, de sels inorganiques, de solides en suspension et de contenu microbien augmentent le degré d'encrassement des membranes. Par exemple, dans le traitement des eaux usées d'impression et de teinture, les matières organiques telles que les colorants et les additifs et les matières inorganiques telles que les ions de métaux lourds dans les eaux usées se déposent facilement sur la surface de la membrane et dans les pores de la membrane, ce qui provoque un blocage. Selon les recherches, pour chaque augmentation de 100 mg/L de la concentration de colorant dans les eaux usées d'impression et de teinture, le taux de déclin du flux de la membrane augmentera d'environ 15% - 20% ; lorsque la concentration d'ions de métaux lourds (tels que le cuivre, le zinc, etc.) dépasse 5 mg/L, le processus d'encrassement de la membrane s'accélérera également de manière significative.
(II) Conditions de fonctionnement
1. Débit
Un débit plus faible fera que les eaux usées resteront trop longtemps à la surface de la membrane, ce qui augmentera le risque de dépôt de polluants et entraînera facilement le colmatage de la membrane. Bien qu'un débit plus élevé puisse réduire le dépôt de polluants, il augmentera également la force de cisaillement de la membrane et causera des dommages mécaniques à la membrane. Des études ont montré que lorsque le débit est inférieur à 0,5 m/s, le taux de dépôt des polluants sur la surface de la membrane augmente de manière significative ; et lorsque le débit dépasse 2 m/s, le risque d'endommagement mécanique de la membrane augmente. Par conséquent, il est généralement recommandé de contrôler le débit du système MBR entre 0,8 et 1,5 m/s.
2. La pression
Une pression transmembranaire trop élevée accélère l'adsorption et le dépôt des polluants à la surface de la membrane, et fait également pénétrer davantage de polluants dans les pores de la membrane, ce qui entraîne un blocage accru. D'après les données expérimentales, lorsque la pression transmembranaire passe de 0,1MPa à 0,3MPa, le dépôt de polluants sur la surface de la membrane augmente d'environ 30% - 40%. Par conséquent, en fonctionnement réel, la pression transmembranaire doit être raisonnablement contrôlée, généralement dans une fourchette de 0,05 à 0,2 MPa.
3. Intensité de l'aération
L'aération joue un rôle important dans les systèmes MBR. Elle fournit non seulement de l'oxygène aux micro-organismes, mais génère également une force de cisaillement sur la surface de la membrane grâce à l'effet ascendant des bulles, ce qui empêche le dépôt de polluants. Cependant, une intensité d'aération excessive peut endommager la membrane, tandis qu'une intensité d'aération trop faible ne peut pas empêcher efficacement le colmatage de la membrane. Des études ont montré que lorsque l'intensité de l'aération est de 10-20L/(m²-h), elle peut prévenir efficacement l'accumulation de polluants à la surface de la membrane ; lorsque l'intensité de l'aération dépasse 30L/(m²-h), le risque d'endommagement de la membrane augmente de manière significative.
(III) Caractéristiques des membranes
1. Matériau de la membrane
Les différents matériaux membranaires ont des propriétés de surface et une stabilité chimique différentes, et leurs capacités d'adsorption et d'antipollution des polluants sont également différentes. Par exemple, la membrane en fluorure de polyvinylidène (PVDF) présente une bonne stabilité chimique et de bonnes performances anti-pollution, tandis que la membrane en polyacrylonitrile (PAN) est relativement sensible à la contamination organique. Selon des expériences comparatives, après avoir fonctionné pendant un certain temps dans les mêmes conditions d'eaux usées, la diminution du flux de la membrane PAN est environ 25% - 35% plus élevée que celle de la membrane PVDF.
2. Taille des pores de la membrane
La taille des pores de la membrane affecte directement l'effet de rétention des polluants et le risque de colmatage. Les pores de membrane plus petits peuvent retenir plus efficacement les polluants, mais sont aussi plus facilement obstrués par de minuscules particules et des colloïdes ; les pores de membrane plus grands peuvent réduire le risque d'obstruction, mais l'effet de rétention des polluants sera réduit. Des études ont montré que lorsque la taille des pores de la membrane est réduite de 0,1μm à 0,01μm, le taux de rétention des polluants peut passer de 80% à plus de 95%, mais le risque de colmatage de la membrane augmente également d'environ 3 à 5 fois.
（IV）. Mesures préventives en cas de blocage du BRM
1. Optimiser le prétraitement des eaux usées
Avant que les eaux usées n'entrent dans le système MBR, un prétraitement efficace peut éliminer la plupart des matières en suspension, les grosses particules et certaines matières organiques, réduisant ainsi le degré de pollution des membranes. Les méthodes de prétraitement courantes comprennent les dégrilleurs, les dessableurs, la sédimentation par coagulation, la filtration, etc. Par exemple, l'utilisation de tamis permet d'éliminer efficacement les matières flottantes et les matières en suspension d'une taille supérieure à 10 mm dans les eaux usées ; le dessableur permet d'éliminer les particules inorganiques telles que le sable d'une taille supérieure à 0,2 mm ; la sédimentation par coagulation permet d'atteindre un taux d'élimination des matières en suspension dans les eaux usées de 80% - 90% ; la filtration permet d'éliminer davantage les particules de plus petite taille et les substances colloïdales, ce qui améliore considérablement la qualité des eaux usées entrant dans le système MBR.
2. Contrôle raisonnable des conditions d'exploitation
1. Contrôle du débit
En fonction des caractéristiques de la membrane et de la nature des eaux usées, le débit des eaux usées est raisonnablement ajusté pour assurer l'élimination efficace des polluants et réduire le risque de colmatage de la membrane. D'une manière générale, il est recommandé d'augmenter le débit de surface afin d'accroître la force de cisaillement sur la surface de la membrane et d'empêcher le dépôt de polluants. Par exemple, dans certains systèmes MBR en fonctionnement réel, lorsque le débit de surface est contrôlé à 1,0-1,2 m/s, le taux de dépôt de polluants sur la surface de la membrane est considérablement réduit et la stabilité du flux de la membrane est améliorée.
2. Contrôle de la pression
Contrôler strictement la pression transmembranaire afin d'éviter toute pression excessive susceptible d'accroître l'obstruction de la membrane. L'installation d'un dispositif de contrôle de la pression permet de surveiller en temps réel les variations de la pression transmembranaire et d'ajuster les paramètres de fonctionnement en fonction de la situation réelle. Par exemple, lorsque la pression transmembranaire dépasse la valeur fixée (telle que 0,15 MPa), l'intensité de l'aération est automatiquement réduite ou le débit des eaux usées est ajusté pour maintenir la pression transmembranaire dans une fourchette raisonnable.
3. Contrôle de l'aération
Régler raisonnablement l'intensité de l'aération afin de garantir une force de cisaillement suffisante sur la surface de la membrane pour empêcher le dépôt de polluants et éviter d'endommager la membrane. L'intensité de l'aération peut être ajustée en fonction de facteurs tels que le type de membrane, la nature des eaux usées et le fonctionnement du système. Par exemple, pour les eaux usées sujettes à la pollution, l'intensité de l'aération peut être augmentée de manière appropriée au début du fonctionnement du système afin d'améliorer l'effet de nettoyage de la surface de la membrane ; lorsque le fonctionnement du système se stabilise, l'intensité de l'aération peut être progressivement réduite afin d'économiser de l'énergie.
(III) Sélectionner les matériaux et les composants appropriés pour les membranes
En fonction des caractéristiques de la qualité de l'eau et des exigences de traitement des eaux usées, il convient de sélectionner des matériaux et des composants membranaires ayant de bonnes performances antipollution. Par exemple, pour les eaux usées facilement contaminées par des matières organiques, vous pouvez choisir un matériau membranaire présentant une bonne hydrophilie de surface ; pour les eaux usées contenant de fortes concentrations de sels inorganiques, vous pouvez choisir un matériau membranaire résistant à la corrosion chimique. Selon la recherche, lors du traitement des eaux usées organiques, les matériaux membranaires dont l'angle de contact de surface est inférieur à 70° (meilleure hydrophilie) ont une performance anti-pollution supérieure d'environ 40% - 50% à celle des matériaux membranaires dont l'angle de contact est supérieur à 90°.
（V). Méthode de nettoyage du blocage du MBR
1. Nettoyage physique
1.1. Rétrospection
Le lavage à contre-courant est une méthode de nettoyage physique couramment utilisée, qui consiste à inverser le flux d'eau pour éliminer les polluants présents à la surface de la membrane. La fréquence et l'intensité du lavage à contre-courant doivent être ajustées en fonction des conditions réelles pour éviter d'endommager la membrane. D'une manière générale, un lavage à contre-courant régulier (toutes les 8 à 24 heures, par exemple), d'une durée de 10 à 30 minutes, permet d'éliminer efficacement la plupart des polluants présents à la surface de la membrane et de rétablir le flux de la membrane. Les expériences ont montré qu'après un lavage à contre-courant, le flux de la membrane peut être rétabli à environ 80%-90% du flux initial.
1.2 Nettoyage mixte air-eau
Le nettoyage mixte air-eau combine l'effet ascendant des bulles et l'effet de rinçage du flux d'eau, ce qui permet d'éliminer plus efficacement les polluants à la surface de la membrane. Au cours du processus de nettoyage mixte air-eau, la force d'impact générée par l'éclatement des bulles sur la surface de la membrane peut décoller les polluants de la surface de la membrane, et le flux d'eau peut emporter les polluants décollés. Selon la recherche, l'effet du nettoyage mixte air-eau (rapport air-eau de 1:1 - 2:1) est meilleur que le simple rinçage hydraulique, et le taux de récupération du flux de la membrane peut être augmenté de 10% - 20%.
2 Nettoyage chimique
2.1 Décapage
Pour la pollution inorganique, telle que le carbonate de calcium, le sulfate de calcium, etc., le décapage peut être utilisé pour le nettoyage. Les acides couramment utilisés sont l'acide chlorhydrique, l'acide citrique, etc. Lors du décapage, il faut veiller à contrôler la concentration de l'acide et le temps de nettoyage pour éviter la corrosion de la membrane. Par exemple, le décapage avec une solution d'acide chlorhydrique d'une concentration de 2% - 5% et d'une durée de nettoyage de 30 à 60 minutes peut éliminer efficacement le tartre de carbonate de calcium, mais la membrane doit être soigneusement rincée et neutralisée après le décapage pour éviter que l'acide résiduel n'endommage la membrane.
2.2 Lavage alcalin
Pour la pollution organique, telle que les graisses, les protéines, etc., le lavage alcalin peut être utilisé pour le nettoyage. Les alcalis couramment utilisés sont l'hydroxyde de sodium, l'hydroxyde de potassium, etc. Lors du lavage alcalin, il faut veiller à contrôler la concentration et la température de l'alcali pour éviter d'endommager le matériau de la membrane. Par exemple, l'utilisation d'une solution d'hydroxyde de sodium d'une concentration de 1% - 3%, un lavage alcalin à une température de 40 à 60 °C et un temps de nettoyage de 40 à 90 minutes permettent d'éliminer efficacement les polluants organiques à la surface de la membrane.
2.3 Nettoyage à l'oxydant
Pour la contamination microbienne et métabolique, des oxydants peuvent être utilisés pour le nettoyage. Les oxydants couramment utilisés sont l'hypochlorite de sodium et le peroxyde d'hydrogène. Les oxydants peuvent détruire la structure cellulaire des micro-organismes et éliminer les polluants tels que les biofilms et les polymères extracellulaires. Par exemple, l'utilisation d'une solution d'hypochlorite de sodium d'une concentration de 50 à 200 mg/l pour le nettoyage pendant 60 à 120 minutes peut tuer efficacement les micro-organismes, éliminer les biofilms et restaurer le flux de la membrane.
