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反滲透膜污染的原因及運(yùn)行分析

2019-08-13 10:47:42來源:杭州天創(chuàng)環(huán)境科技股份有限公司 司晨浩 關(guān)鍵詞:反滲透膜生物污染閱讀量:22596

導(dǎo)讀:壓力是反滲透脫鹽的推動力,壓力升高,膜組件透水量線性上升,脫鹽率開始時升高,當(dāng)壓力升至一定值時,脫鹽率趨于平穩(wěn)。因而在實(shí)際運(yùn)行中,壓力無需太高,壓力過高會使膜的衰減加劇,而且有可能損壞膜組件。為延長膜組件的使用壽命,通常在脫鹽率和產(chǎn)水量滿足生產(chǎn)要求時,采用稍低一些的壓力運(yùn)行,對系統(tǒng)的長周期運(yùn)行有著極大的好處。
  反滲透是精密的膜法液體分離技術(shù)。反滲透膜應(yīng)用在脫鹽工藝已有幾十年?,F(xiàn)總結(jié)出以下反滲透膜污染的幾點(diǎn)原因及運(yùn)行分析建議。
 
  一、反滲透膜污染的原因
 
  1、微生物污染
 
  微生物包括細(xì)菌、藻類、真菌和病毒等。細(xì)菌的顆粒極小,一般球菌直徑為0.5~1.0微米;桿菌寬1微米,長2微米,病毒則更小,目前發(fā)現(xiàn)的大的是痘病毒直徑約300納米,小的是圓環(huán)病毒直徑17納米。微生物污染對反滲透膜系統(tǒng)至少造成兩方面的不良后果:第一,微生物的大量繁殖和代謝,產(chǎn)生大量的的膠體物質(zhì),致使膜被堵塞造成膜通量急劇下降;第二,將造成產(chǎn)水中的細(xì)菌總數(shù)的增加。反滲透膜的微生物污染對整個裝置的長周期運(yùn)行極為不利,因此要對反滲透膜的微生物污染高度重視。
 
  造成生物污染的原因一般有:
 
  (1)進(jìn)水中含有較高數(shù)量的微生物;
 
  (2)系統(tǒng)的停用、保護(hù)、沖洗等沒有嚴(yán)格按照技術(shù)手冊要求進(jìn)行;
 
  (3)沒有對進(jìn)水進(jìn)行殺菌或者殺菌劑投加量過??;
 
  (4)進(jìn)水水質(zhì)含有容易滋生微生物的營養(yǎng)物質(zhì)從而導(dǎo)致微生物的大量滋生;
 
  (5)沒有對管路進(jìn)行定期的殺菌和消毒。受到微生物污染的膜表面會十分滑膩并常有難聞的氣味,對生物膜樣品進(jìn)行焚燒的氣味同焚燒頭發(fā)一樣。
 
  (例如進(jìn)水的氨氮指標(biāo)嚴(yán)重超濃度,導(dǎo)致管路中和膜元件內(nèi)大量微生物滋生,對膜系統(tǒng)進(jìn)行化學(xué)清洗后,由于沒有對管路進(jìn)行殺菌消毒,系統(tǒng)啟運(yùn)時,在管路中存留的大部分微生物顆粒隨水流全部進(jìn)入膜端,導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)水率嚴(yán)重下降,膜段間壓降急劇上升。系統(tǒng)終通過離線清洗得以消除污染。)
 
  2、 有機(jī)物及礦物油污染
 
  由有機(jī)物造成的膜系統(tǒng)故障占全部系統(tǒng)故障的60%—80%。進(jìn)水中的有機(jī)物吸附在膜元件表面,會造成通量的損失,尤其是在第一段,在很多情況下,在膜表面形成的吸附層對水中的溶解鹽就象另一層分離阻擋層,堵塞膜面通道,導(dǎo)致脫鹽率上升,大分子量并且?guī)в惺杷曰鶊F(tuán)的有機(jī)物常常會造成這種效應(yīng),例如微量的油滴、大分子量難降解的有機(jī)物等,會導(dǎo)致膜系統(tǒng)受到有機(jī)物污染。
 
  (例如石化廢水成份復(fù)雜,水中有機(jī)物濃度較高, 且含有微量油,因此在石化廢水深度處理裝置中使用的反滲透膜系統(tǒng)中,有機(jī)物污染是一種常見的污染類型。對反滲透膜的有機(jī)物污染一般通過進(jìn)水的油和有機(jī)污染物濃度分析即可判斷一般的有機(jī)污染通過定期的化學(xué)清洗即可消除。)
 
  3、絮凝劑引起的污染
 
  在反滲透系統(tǒng)的預(yù)處理過程中,如氣浮選或混凝沉淀處理單元,通過加人一定的高純聚合鋁絮凝劑,使水中的膠體、粒雜質(zhì)及油類物質(zhì)得以去除。
 
  絮凝劑的使用主要分為無機(jī)類和有機(jī)類,無機(jī)類一般為聚鐵、聚鋁,由于無機(jī)類絮凝劑價格便宜而使用較多,為了避免對膜系統(tǒng)的鐵離子污染,一般的膜系統(tǒng)中都選用高純聚鋁作為絮凝劑;有機(jī)絮凝劑一般為聚丙烯酞胺、聚丙鹽類的較多。在某些膜系統(tǒng)的預(yù)處理單元中,無機(jī)類和有機(jī)類絮凝劑一起配合使用效果較好,但在實(shí)際使用中,要根據(jù)系統(tǒng)工藝的不同,水質(zhì)的不同,通過實(shí)際篩選決定使用絮凝劑的各類和濃度。在實(shí)際的運(yùn)行中,并不是所有的絮凝劑都會被絮凝成粒,無論是哪一類的絮凝劑,都會在水中有一定的殘留,進(jìn)人后續(xù)處理單元后,正常情況下,殘留的絮凝劑會隨著濃水排掉,但是如果絮凝劑投加濃度過高,膜系統(tǒng)進(jìn)水中的殘留量過多,會在反滲透膜的表面進(jìn)行二次絮凝沉淀,引起膜污染,并且因?yàn)樾跄齽┩都恿窟^高而引起的污染在清洗中一般難以去除,甚至可以會導(dǎo)致在短時間內(nèi)就需要更換膜。
 
  4、結(jié)垢引起的污染
 
  結(jié)垢是難溶性的鹽類在膜表面析出固體沉淀,防止結(jié)垢的方法是保證難溶解性鹽類不超過飽和界限。在反滲透系統(tǒng)中析出的垢主要是無機(jī)成分,以碳酸鈣為主,除碳酸鹽以外,很多其他的無機(jī)鹽類同樣具有較低的飽和溶解度,如硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鎂及部分氫氧化物等。為了防止膜面結(jié)垢,一般在保安過濾器之前要加入適量的膜用阻垢劑。有時也會出現(xiàn)投加的不同藥劑發(fā)生相互作用導(dǎo)致難溶物質(zhì)析出,進(jìn)而污染膜元件的事情。例如當(dāng)聚合有機(jī)阻垢劑與多價陽離子如鋁或殘留的聚合陽離子絮凝劑相遇時,可能會發(fā)生沉淀反應(yīng),例如鋁或鐵,所產(chǎn)生的膠狀反應(yīng)物,非常難以從膜面上去除,因此在投加多種藥劑時,應(yīng)該注意這些藥劑的成分,根據(jù)水質(zhì)數(shù)據(jù)、所選擇的膜型號,通過試驗(yàn)確認(rèn)它們的兼容性,并獲得恰當(dāng)?shù)淖韫竸╊愋图巴都觿┝俊?br /> 
  5、膠體污染
 
  膠體是具有1納米(nm)到1微米粒徑,像粘土一樣很難自然降解的微粒子,在水中通常帶負(fù)電。污水中的有機(jī)膠質(zhì)類物質(zhì)、過剩的絮凝劑投加量、污水中的金屬離子水解形成的氫氧化物膠體,是導(dǎo)致膠體污染的常見原因。廢水中的常見膠體污染物有氫氧化鐵、氫氧化鋁、二氧化硅膠體等。
 
  (例如膠體污染可以是由于加藥量過大、管路的腐蝕以及大分子量的有機(jī)物進(jìn)行膜系統(tǒng)所導(dǎo)致的)
 
  二、反滲透系統(tǒng)的長期運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)
 
  1、保持預(yù)處理效果的穩(wěn)定
 
  在預(yù)處理階段去除原水中的大部分污染物。良好的預(yù)處理效果,能夠有效減少反滲透系統(tǒng)受到各類污染的機(jī)率。
 
  (例如定期更換保安過濾器濾芯和檢查保安過濾器,防止過濾器內(nèi)出現(xiàn)短流現(xiàn)象和滋生生物粘泥而對膜元件造成污染;嚴(yán)格控制進(jìn)水濁度和污染指標(biāo)(SDI),控制進(jìn)水濁度小于0.5NTU,污染指數(shù)小于5;對膜前流程及膜系統(tǒng)進(jìn)行消毒殺菌,消毒殺菌對控制微生物污染是必不可少的關(guān)鍵步驟。對系統(tǒng)的殺菌分為沖擊式殺菌和連續(xù)性殺菌,可根據(jù)系統(tǒng)不同而選用不同的方法)
 
  2、控制較低的運(yùn)行壓力和回收率
 
  壓力是反滲透脫鹽的推動力,壓力升高,膜組件透水量線性上升,脫鹽率開始時升高,當(dāng)壓力升至一定值時,脫鹽率趨于平穩(wěn)。因而在實(shí)際運(yùn)行中,壓力無需太高,壓力過高會使膜的衰減加劇,而且有可能損壞膜組件。為延長膜組件的使用壽命,通常在脫鹽率和產(chǎn)水量滿足生產(chǎn)要求時,采用稍低一些的壓力運(yùn)行,對系統(tǒng)的長周期運(yùn)行有著極大的好處。
 
  當(dāng)反滲透系統(tǒng)采用較高的回收率時,濃水含鹽量相應(yīng)提高,不但容易在濃水側(cè)產(chǎn)生濃差極化,而且會導(dǎo)致系統(tǒng)滲透壓的增大,為維持產(chǎn)水量,操作壓力必須提高,產(chǎn)水的比能耗也會增加,產(chǎn)水水質(zhì)變差,膜污染加重,結(jié)垢和微生物污染的危險性變大。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),反滲透系統(tǒng)的回收率控制在75%以下比較合適。
 
  3、對膜進(jìn)行物理清洗(產(chǎn)品水沖洗)
 
  沖洗是采用低壓大流量的進(jìn)水沖洗膜元件,沖洗掉附著在膜表面的污染物和堆積物,膜的低壓沖洗可以減少深度差,防止膜脫水現(xiàn)象的發(fā)生。在條件允許的情況下,建議經(jīng)常對系統(tǒng)進(jìn)行沖洗。增加沖洗次數(shù)比進(jìn)行一次化學(xué)清洗更有效果。
 
  4、規(guī)范系統(tǒng)啟停操作及停運(yùn)保護(hù)措施
 
  系統(tǒng)啟動和停止時,流量和壓力會有波動。過大、過快的流量和壓力波動可能會導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生極限壓降現(xiàn)象,形成水錘作用,從而導(dǎo)致膜元件破裂,故在進(jìn)行啟停止操作時需緩慢增加或者降低壓力及流量。
 
  系統(tǒng)的開機(jī)前和停運(yùn)時,應(yīng)確保壓力容器內(nèi)沒有真空,否則當(dāng)再次啟運(yùn)膜元件的瞬間會出現(xiàn)水錘或者水力沖擊,當(dāng)已經(jīng)漏掉水分的系統(tǒng)在初始開機(jī)或一般運(yùn)行啟動時,就會出現(xiàn)上述現(xiàn)象。
 
  系統(tǒng)應(yīng)保持較低的背壓(產(chǎn)水側(cè)壓力),產(chǎn)水側(cè)壓力高于原水側(cè)壓力0.05MPa以上時,膜元件會受到物理性損傷。系統(tǒng)啟動和停止運(yùn)行前,要充分確認(rèn)閥門的開和關(guān)以及壓力的變動,保證運(yùn)行過程中杜絕背壓現(xiàn)象發(fā)生。如果膜系統(tǒng)需要長時間停運(yùn),則需要根據(jù)技術(shù)手冊要求,向系統(tǒng)內(nèi)通入保護(hù)液或者定期通水來保證膜元件的正常備用。
 
  5、定期對膜元件進(jìn)行在線化學(xué)清洗
 
  采用了合理的預(yù)處理系統(tǒng)和良好的運(yùn)行管理,它只能使膜元件受污染的程度有所降低,要完全消除膜的污染是不可能的。因此,反滲透膜系統(tǒng)運(yùn)行一段時間后,將可能受到多種污染物的污染,尤其是使用在污水深度處理裝置的反滲透膜系統(tǒng),污染更是經(jīng)常發(fā)生一般情況下,經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化后的產(chǎn)水量下降15%左右,進(jìn)水和濃水之間的系統(tǒng)壓降升高到初始值的1.5倍,產(chǎn)水水質(zhì)有明顯下降,就需要對膜元件進(jìn)行化學(xué)清洗。
 
  化學(xué)清洗時,首先要判斷污染物種類,然后根據(jù)膜的特性選擇合適的清洗配方和清洗工藝。清洗時要注意控制清洗液的pH值、溫度和清洗液的流量。為了保證沖洗效果,具備條件的可以采用分段清洗的方法進(jìn)行化學(xué)清洗。目前國內(nèi)及已經(jīng)有專業(yè)化生產(chǎn)的膜專用清洗藥劑供選擇使用。清洗效果可以通過比較清洗前后的裝置的脫鹽率、產(chǎn)水量和壓降等性能來確認(rèn)。
 
  6、對膜元件進(jìn)行離線化學(xué)清洗
 
  當(dāng)膜系統(tǒng)經(jīng)過多次在線化學(xué)清洗后無法恢復(fù)性能,或者膜系統(tǒng)受到重度污染后,則需要對膜元件進(jìn)行離線化學(xué)清洗。膜元件的重度污染是指污染后的單段壓差大于系統(tǒng)投運(yùn)初期單段壓差值的2倍以上、反滲透系統(tǒng)產(chǎn)水量下降30%以上或者單支反滲透膜元件質(zhì)量超過正常數(shù)值3kg以上的情況。
 
  根據(jù)用戶原水全分析報(bào)告、性能測試結(jié)果及所了解的系統(tǒng)信息判斷污染類型及清洗流程;必要時再通過特殊的設(shè)備、器具作進(jìn)一步的驗(yàn)證,以確定具體污染物類型,確定所需清洗配方。將拆下了待清洗膜元件在專用離線清洗設(shè)備上進(jìn)行清洗,清洗后經(jīng)過檢測合格后回裝投用。

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