第二章 文獻回顧及系統建構
2.4 薄膜積垢之防止技術
如何防止薄膜積垢一直是薄膜發展上最重要的課題，克服薄膜積垢常 用的幾種策略包括：
1. 提供薄膜表面剪力強度（shear stress）以降低薄膜表面之水力 邊界層（hydrodynamic boundary layer）的厚度（Gander et al., 2000）；
2. 規律性之薄膜清洗（物理與化學清洗）（Chiemchaisri et al.
1992; Baker and Dudley 1998; Scott et al. 1998; Cicek et al.
1998; Tardieu et al. 1998; Kang et al., 2002）；
3. 利用透液反飼（permeate backfeeding）（Bouhabila et al. 2001;
Kang et al. 2002; Lim and Bai, 2003）；
4. 沈浸式MBR採間斷式出水（Yeom et al., 1999）；
5. 發展薄膜新材質（Brink et al., 1993; Wang et al., 2002）；
6. 薄膜膜組之更新設計（Bai and Leow, 2001,2002a）；
7. 改良飼水方法（Yamamoto et al., 1989; Chiemchaisri et al., 1992）；
8. 結合多種清洗方式（Ma et al., 2000; Parameshwaran et al.,
2001）；
9. 結合不同之策略（Chiemchaisri et al., 1992）。
薄膜清洗（Membrane cleaning）包含間歇式物理清洗（通常採用反沖 洗，backwashing）與週期性化學清洗，化學性清洗目標是完全恢復 薄膜之通量，但會產生有毒或污染之廢水，因為化學清洗劑可能包含 鹼、酸、清潔劑與氧化劑如次氯酸（Baker and Dudley 1998; Cicek et al.
1998b; Tardieu et al. 1998）。實務上中空纖維膜之沈浸式MBR常用週 期性反沖洗（backflush）薄膜，如利用泵浦反打透過液（permeate）
回中空纖維膜，以去除薄膜之積垢（Bouhabila et al. 2001），此種方 法之功效與積垢之機制有關，假如孔洞阻塞與餅層強度高，可能會失 效，而無機性沈積物於薄膜表面或孔洞中（如碳酸鈣、磷酸銨鎂）此 種反沖洗方法無效。當薄膜化學清洗時，EPS扮演擴散阻隔（diffusion barrier）作用，阻止清洗藥劑接觸薄膜表面與孔洞（Geesay et al., 1992），消毒劑（Characklis, 1990）與其他化學藥劑（Lim and Bai, 2003）
已被用於清洗薄膜，與預防薄膜積垢，有些時候化學清洗結合物理方 法 ， 如 液 體 或 氣 體 反 沖 洗 使 用 ， 以 提 高 薄 膜 通 量 之 回 收 率
（Chiemchaisri et al. 1992; Scott et al. 1998; Choo and Stensel 2000）。
Kang et al.（2002）曾利用有機薄膜（hydrophobic polypropylene
membrane ，孔洞大小為 0.2 μm）與無機薄膜（zirconia 氧化鋯，孔 洞大小為 140 μm）所組成之厭氧 MBR，比較材質物化特性、餅層形 成、反洗（backflushing，使用次氯酸（pH2），2hr/90 sec）、透液反 飼（permeate backfeeding，2hr/1-2 min）對過濾特性之影響，他們的 研究發現磷酸銨鎂累積在無機膜孔洞內部，是造成通量衰減之主因，
對有機膜而言，薄膜表面形成由微生物與磷酸銨鎂組成之厚餅層，是 導致阻力增加之主因。使用酸反洗可減緩有機膜通量之衰減，但對無 機膜有負面影響；透液反飼操作對兩種薄膜均有減緩通量衰減之作 用，但對無機膜而言，6 天以後其通量與無透液反飼操作之通量相同。
Lim and Bai（2003）利用 MF 所組成之 MBR 試驗，探討清水反洗（clean water backwashing）、超音波（sonication）與化學清洗方法（mixture of 1 M NaOH and 0.05% sodium hypochlorite solution while 1 M HNO3 solution was used for acid treatment）之效果，試驗結果發現，造成薄 膜積垢之主要機制是餅層形成之後的初期孔洞阻塞，週期性超音波震 盪，可有效移除薄膜表面形成之餅層，明顯恢復薄膜之通量，但超音 波震盪無法有效恢復由孔洞阻塞所損失之通量，若能結合清水反洗、
超音波震盪與化學清洗方法（使用鹼與酸），則可完全恢復薄膜之通 量。