薄膜積垢

薄膜積垢形成原因相當複雜，各積垢因子之間關係交錯，目前在

探討 MBR 系統的積垢原因時，仍未有統一而完整的理論被建構出

來。MBR 是一個複雜的反應系統，因其中的生物組成包含許多不同 的微生物及其分泌之胞外物質。此外不同的處理系統，也會有不同的 積垢形成。(Chang and Lee, 1998; Chang et al., 2002; Li and Yang, 2007; Zeng, 2007) 各積垢影響 因子之間，大多有相互影響之關係存在，如圖2-2 所示。

圖2-2 薄膜積垢因子 (Chang et al., 2002)

2.2.1 薄膜生物積垢

生物積垢是指微生物沉積在膜面上所形成的積垢，事實上生物積 垢就是生物膜的問題，因為當細菌一旦附著在逆滲透膜表面即會開始 成長，並逐漸發展成為黏泥狀的生物膜。在微生物附著於薄膜之前，

5 數目、養份狀態、親疏水性、表面電荷以及胞外聚合物 (extracellular polymeric substances, EPS)等。

在已積垢的薄膜表面曾經被發現的細菌有桿菌 (Bacillus)、微球 菌 (Micrococcus) 、 乳 酸 桿 菌 (Lactobacillus) 、 假 單 孢 菌 (Pseudomonas)、分枝桿菌(Mycobacterium)等，而真菌方面已被確認的 有鐮孢菌 (Fusarium)、青黴菌 (Penicillium)及木霉菌 (Trichoderma) 等。

大多數的細菌都帶有負電性，因此比較不容易附著在表面帶有負 電荷的膜面 (相對於不帶電或帶正電的膜面而言)。除了帶電性之外，

微生物細胞和膜面之間的疏水作用 (hydrophobic interaction)也是很 重要的影響因素。雖然帶有負電性的細胞和帶有負電性的逆滲透膜之

Al-Malack and Anderson, (1996)指出，在 MBR 系統中添加混凝劑 使小顆粒形成較大的顆粒，以快速掃過薄膜表面；Park et al., (2005) 提出在系統中添加鐵有助於使鐵氧化菌降解硫化氫氣體。此外，Kim

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and Lee, (2003)指在生物處理系統中添加吸附劑可以減少有機物，學 者指出添加PAC 可以有效的降低 SMP 和 EPS。

用UV 照射光嫁接單體到薄膜上 (Yan et al., 1988; Nystrom and Jarvinen, 1991; Yamagishi et al., 1995; Ulbricht et al., 1996) 等。

2.2.3 胞外聚合物

Chang and Lee, (1998)指出胞外聚合物被認為是重要的積垢物與 薄膜積垢的參數之一。此外，Tansel et al., (2006)亦表示 EPS 和薄膜 表面的相互作用在薄膜積垢探討上亦佔了很重要的一個角色。Yamato

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et al., (2006)即指出薄膜積垢程度和薄膜材質有很大的關係，例如：在 實場廢水操作中PE 膜之積垢遠比 PVDF 膜要快的多。

EPS 以多醣體 (polysaccharide)和蛋白質 (protein)為主要成份，多

醣體為 EPS 較主要的物質，而蛋白質是較次要的成份，通常都以醣

蛋白 (glycoprotein)的形式存在，胞外物質具有高負電荷密度，胞外 物質大部份為親水性物質 (Nguyen and Westerhoff 2005) 。

EPS 可分成兩種型式，分別為 Bound EPS 和 Soluble EPS，如圖 2-3。Bound EPS 定義為附著在細胞上之胞外物可能較為緊密或鬆散 者，多為膠囊狀 (capsular)或凝膠狀 (gel)之型態；Souble EPS 則屬溶 解性的巨型分子或膠體物，可藉由細胞瓦解 (lysis)釋放出有機性的水 解產物。Bound EPS 可能會因為環境因子之改變溶解到水體中，而以 Soluble EPS 形式存在 (Hsieh et al., 1994; Wingender et al., 1999; Laspidou and Rittmann, 2002) 。

圖2-3 Bound EPS &Soluble EPS

(Wingender et al. 1999)

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