反滲透膜污染的原因及運行分析
反滲透膜污染的原因
1、微生物污染
微生(sheng)(sheng)物(wu)包(bao)括(kuo)細(xi)菌(jun)(jun)、藻類、真菌(jun)(jun)和(he)病(bing)毒(du)(du)等。細(xi)菌(jun)(jun)的(de)顆(ke)粒極小(xiao)(xiao),一般球菌(jun)(jun)直徑為0.5~1.0微米;桿(gan)菌(jun)(jun)寬1微米,長2微米,病(bing)毒(du)(du)則更小(xiao)(xiao),目前(qian)發現(xian)的(de)最大(da)的(de)是(shi)痘(dou)病(bing)毒(du)(du)直徑約300納米,最小(xiao)(xiao)的(de)是(shi)圓環病(bing)毒(du)(du)直徑17納米。微生(sheng)(sheng)物(wu)污(wu)染(ran)對(dui)反滲透(tou)膜(mo)(mo)系統至少造(zao)成(cheng)兩方(fang)面的(de)不良后果(guo):第一,微生(sheng)(sheng)物(wu)的(de)大(da)量(liang)繁殖和(he)代(dai)謝,產(chan)生(sheng)(sheng)大(da)量(liang)的(de)的(de)膠體物(wu)質,致使膜(mo)(mo)被(bei)堵塞(sai)造(zao)成(cheng)膜(mo)(mo)通(tong)量(liang)急劇下降;第二(er),將造(zao)成(cheng)產(chan)水中(zhong)的(de)細(xi)菌(jun)(jun)總數的(de)增加(jia)。反滲透(tou)膜(mo)(mo)的(de)微生(sheng)(sheng)物(wu)污(wu)染(ran)對(dui)整個裝置(zhi)的(de)長周期運行極為不利(li),因此要對(dui)反滲透(tou)膜(mo)(mo)的(de)微生(sheng)(sheng)物(wu)污(wu)染(ran)高度重(zhong)視(shi)。
造成生物污(wu)染的原因一般有:
(1)進水中(zhong)含有較高數量的微生物;
(2)系統的停用、保(bao)護(hu)、沖(chong)洗等沒有嚴(yan)格按照技術手冊要(yao)求進行;
(3)沒有對進(jin)水(shui)進(jin)行殺(sha)菌或(huo)者殺(sha)菌劑投(tou)加量過小(xiao);
(4)進水水質含有容易滋生(sheng)微生(sheng)物(wu)(wu)(wu)的營(ying)養物(wu)(wu)(wu)質從(cong)而導致微生(sheng)物(wu)(wu)(wu)的大量滋生(sheng);
(5)沒(mei)有對管路進行定期的(de)殺菌和消毒。受到微生(sheng)物污(wu)染的(de)膜表面(mian)會十分滑(hua)膩并常有難聞(wen)的(de)氣(qi)(qi)味,對生(sheng)物膜樣品進行焚燒的(de)氣(qi)(qi)味同焚燒頭發一樣。
(例如進(jin)水(shui)的(de)氨氮(dan)指標嚴重(zhong)超(chao)濃度,導致(zhi)管路(lu)中和膜元件內大量微(wei)生物滋生,對膜系(xi)統(tong)(tong)(tong)進(jin)行(xing)化學(xue)清(qing)洗(xi)(xi)后,由(you)于沒有對管路(lu)進(jin)行(xing)殺菌(jun)消毒,系(xi)統(tong)(tong)(tong)啟運(yun)時,在管路(lu)中存留的(de)大部(bu)分微(wei)生物顆粒(li)隨水(shui)流全(quan)部(bu)進(jin)入膜端,導致(zhi)系(xi)統(tong)(tong)(tong)產(chan)水(shui)率嚴重(zhong)下降,膜段間壓降急劇(ju)上升(sheng)。系(xi)統(tong)(tong)(tong)最終(zhong)通過離(li)線清(qing)洗(xi)(xi)得以消除污染。)
2、 有機物及礦物油污染
由(you)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)物造成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)膜(mo)系統(tong)故障(zhang)占全部系統(tong)故障(zhang)的(de)60%—80%。進(jin)水中的(de)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)物吸(xi)附在(zai)膜(mo)元(yuan)件表面,會造成(cheng)(cheng)(cheng)通(tong)量(liang)的(de)損失,尤其是在(zai)第一(yi)(yi)段(duan),在(zai)很多情況下,在(zai)膜(mo)表面形成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)吸(xi)附層對水中的(de)溶解鹽就象另一(yi)(yi)層分(fen)離阻擋層,堵塞膜(mo)面通(tong)道(dao),導(dao)致(zhi)脫鹽率上升,大分(fen)子量(liang)并且帶有(you)(you)疏(shu)水性基團的(de)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)物常(chang)常(chang)會造成(cheng)(cheng)(cheng)這種效應,例如微(wei)量(liang)的(de)油滴、大分(fen)子量(liang)難降解的(de)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)物等,會導(dao)致(zhi)膜(mo)系統(tong)受(shou)到有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)物污染。
(例(li)如石化(hua)(hua)廢水成(cheng)份復雜,水中(zhong)有(you)(you)(you)機(ji)物濃(nong)度(du)較高(gao), 且含有(you)(you)(you)微量油,因(yin)此在石化(hua)(hua)廢水深度(du)處理裝(zhuang)置中(zhong)使用(yong)的(de)(de)反滲透膜系統中(zhong),有(you)(you)(you)機(ji)物污(wu)染(ran)(ran)(ran)是一種最常見的(de)(de)污(wu)染(ran)(ran)(ran)類型。對反滲透膜的(de)(de)有(you)(you)(you)機(ji)物污(wu)染(ran)(ran)(ran)一般通過進水的(de)(de)油和有(you)(you)(you)機(ji)污(wu)染(ran)(ran)(ran)物濃(nong)度(du)分析即(ji)可判斷一般的(de)(de)有(you)(you)(you)機(ji)污(wu)染(ran)(ran)(ran)通過定期的(de)(de)化(hua)(hua)學清(qing)洗即(ji)可消除。)
3、絮凝劑引起的污染
在(zai)反滲(shen)透系統的(de)預處(chu)(chu)理過(guo)程中(zhong)(zhong),如氣浮選或混凝沉淀(dian)處(chu)(chu)理單元,通過(guo)加人一定的(de)高純(chun)聚合鋁絮凝劑,使水中(zhong)(zhong)的(de)膠體、粒雜(za)質及油(you)類物質得以去除。
絮(xu)(xu)凝(ning)劑(ji)(ji)(ji)的(de)使(shi)(shi)用主要分為(wei)(wei)無(wu)機類(lei)(lei)(lei)和有(you)機類(lei)(lei)(lei),無(wu)機類(lei)(lei)(lei)一(yi)(yi)般(ban)為(wei)(wei)聚鐵、聚鋁,由(you)于無(wu)機類(lei)(lei)(lei)絮(xu)(xu)凝(ning)劑(ji)(ji)(ji)價格便宜而使(shi)(shi)用較(jiao)多,為(wei)(wei)了避免對膜(mo)(mo)系統(tong)的(de)鐵離子污染,一(yi)(yi)般(ban)的(de)膜(mo)(mo)系統(tong)中(zhong)都(dou)選(xuan)用高純聚鋁作為(wei)(wei)絮(xu)(xu)凝(ning)劑(ji)(ji)(ji);有(you)機絮(xu)(xu)凝(ning)劑(ji)(ji)(ji)一(yi)(yi)般(ban)為(wei)(wei)聚丙(bing)烯酞胺、聚丙(bing)鹽類(lei)(lei)(lei)的(de)較(jiao)多。在(zai)某些膜(mo)(mo)系統(tong)的(de)預處(chu)理單元中(zhong),無(wu)機類(lei)(lei)(lei)和有(you)機類(lei)(lei)(lei)絮(xu)(xu)凝(ning)劑(ji)(ji)(ji)一(yi)(yi)起(qi)配(pei)合使(shi)(shi)用效(xiao)果較(jiao)好(hao),但(dan)在(zai)實(shi)際使(shi)(shi)用中(zhong),要根(gen)據(ju)系統(tong)工藝的(de)不同(tong),水(shui)質的(de)不同(tong),通(tong)過實(shi)際篩選(xuan)決定使(shi)(shi)用絮(xu)(xu)凝(ning)劑(ji)(ji)(ji)的(de)各(ge)類(lei)(lei)(lei)和濃度。在(zai)實(shi)際的(de)運行中(zhong),并不是(shi)(shi)(shi)所(suo)有(you)的(de)絮(xu)(xu)凝(ning)劑(ji)(ji)(ji)都(dou)會被絮(xu)(xu)凝(ning)成粒,無(wu)論是(shi)(shi)(shi)哪(na)一(yi)(yi)類(lei)(lei)(lei)的(de)絮(xu)(xu)凝(ning)劑(ji)(ji)(ji),都(dou)會在(zai)水(shui)中(zhong)有(you)一(yi)(yi)定的(de)殘留(liu),進人后續處(chu)理單元后,正常(chang)情況(kuang)下,殘留(liu)的(de)絮(xu)(xu)凝(ning)劑(ji)(ji)(ji)會隨著濃水(shui)排掉,但(dan)是(shi)(shi)(shi)如果絮(xu)(xu)凝(ning)劑(ji)(ji)(ji)投加濃度過高,膜(mo)(mo)系統(tong)進水(shui)中(zhong)的(de)殘留(liu)量過多,會在(zai)反(fan)滲(shen)透膜(mo)(mo)的(de)表面(mian)進行二次絮(xu)(xu)凝(ning)沉淀,引起(qi)膜(mo)(mo)污染,并且因為(wei)(wei)絮(xu)(xu)凝(ning)劑(ji)(ji)(ji)投加量過高而引起(qi)的(de)污染在(zai)清洗中(zhong)一(yi)(yi)般(ban)難以(yi)去除,甚至(zhi)可以(yi)會導致(zhi)在(zai)短時間(jian)內就需要更換(huan)膜(mo)(mo)。
4、結垢引起的污染
結垢(gou)是(shi)難溶性的(de)(de)(de)(de)鹽(yan)(yan)類(lei)在(zai)膜(mo)表面(mian)(mian)析(xi)(xi)出固(gu)體沉淀(dian),防止(zhi)結垢(gou)的(de)(de)(de)(de)方法是(shi)保(bao)證(zheng)難溶解(jie)性鹽(yan)(yan)類(lei)不超過飽和界限(xian)。在(zai)反滲透系統中析(xi)(xi)出的(de)(de)(de)(de)垢(gou)主要(yao)是(shi)無機(ji)成分,以碳酸鈣為主,除(chu)碳酸鹽(yan)(yan)以外,很多其他的(de)(de)(de)(de)無機(ji)鹽(yan)(yan)類(lei)同(tong)樣具有較低的(de)(de)(de)(de)飽和溶解(jie)度,如硫(liu)酸鈣、硫(liu)酸鋇(bei)、硫(liu)酸鎂及部(bu)分氫(qing)氧化(hua)物等。為了防止(zhi)膜(mo)面(mian)(mian)結垢(gou),一般在(zai)保(bao)安過濾器之前要(yao)加(jia)入適量(liang)的(de)(de)(de)(de)膜(mo)用阻(zu)垢(gou)劑。有時也會(hui)出現投加(jia)的(de)(de)(de)(de)不同(tong)藥劑發(fa)生相(xiang)互(hu)作用導致難溶物質析(xi)(xi)出,進而(er)污染(ran)膜(mo)元(yuan)件的(de)(de)(de)(de)事情。例如當(dang)聚合有機(ji)阻(zu)垢(gou)劑與多價陽(yang)離(li)子(zi)(zi)如鋁或殘留的(de)(de)(de)(de)聚合陽(yang)離(li)子(zi)(zi)絮凝劑相(xiang)遇時,可能會(hui)發(fa)生沉淀(dian)反應(ying)(ying),例如鋁或鐵,所產生的(de)(de)(de)(de)膠(jiao)狀反應(ying)(ying)物,非常(chang)難以從(cong)膜(mo)面(mian)(mian)上去除(chu),因此在(zai)投加(jia)多種(zhong)藥劑時,應(ying)(ying)該(gai)注(zhu)意這些(xie)藥劑的(de)(de)(de)(de)成分,根據水質數(shu)據、所選擇(ze)的(de)(de)(de)(de)膜(mo)型號,通過試(shi)驗確認它(ta)們的(de)(de)(de)(de)兼容性,并獲得恰當(dang)的(de)(de)(de)(de)阻(zu)垢(gou)劑類(lei)型及投加(jia)劑量(liang)。
5、膠體污染
膠體(ti)是具有(you)(you)1納米(mi)(nm)到1微(wei)米(mi)粒徑,像粘土(tu)一(yi)樣很難自(zi)然降解(jie)的(de)微(wei)粒子,在水(shui)中(zhong)通常帶負電。污水(shui)中(zhong)的(de)有(you)(you)機膠質(zhi)類物質(zhi)、過剩的(de)絮凝劑投加(jia)量(liang)、污水(shui)中(zhong)的(de)金屬(shu)離(li)子水(shui)解(jie)形成的(de)氫氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物膠體(ti),是導致(zhi)膠體(ti)污染的(de)常見(jian)(jian)原因。廢水(shui)中(zhong)的(de)常見(jian)(jian)膠體(ti)污染物有(you)(you)氫氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鐵、氫氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鋁、二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)硅膠體(ti)等。
反滲透系統的長期運行經驗
1、保持預處理效果的穩定
在預處理階(jie)段去(qu)除原(yuan)水中的(de)大(da)部(bu)分污(wu)染物。良好的(de)預處理效(xiao)果,能夠有效(xiao)減少(shao)反滲透系統受到各類污(wu)染的(de)機率。
(例如定期更換保安過(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)濾(lv)(lv)(lv)芯和檢(jian)查保安過(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi),防止過(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)內出現短流現象(xiang)和滋(zi)生(sheng)生(sheng)物粘泥而(er)對(dui)(dui)膜元件造成污染(ran);嚴格控(kong)制進(jin)(jin)水濁(zhuo)度和污染(ran)指(zhi)標(SDI),控(kong)制進(jin)(jin)水濁(zhuo)度小(xiao)于0.5NTU,污染(ran)指(zhi)數小(xiao)于5;對(dui)(dui)膜前流程及膜系統(tong)進(jin)(jin)行消(xiao)(xiao)毒(du)殺(sha)菌(jun),消(xiao)(xiao)毒(du)殺(sha)菌(jun)對(dui)(dui)控(kong)制微生(sheng)物污染(ran)是必不(bu)可少(shao)的關(guan)鍵步驟。對(dui)(dui)系統(tong)的殺(sha)菌(jun)分為沖擊(ji)式殺(sha)菌(jun)和連續性殺(sha)菌(jun),可根據系統(tong)不(bu)同而(er)選用不(bu)同的方法)
2、控制較低的運行壓力和回收率
壓力(li)(li)(li)(li)是反滲透(tou)脫(tuo)鹽(yan)的(de)推動力(li)(li)(li)(li),壓力(li)(li)(li)(li)升(sheng)高,膜(mo)組(zu)(zu)件透(tou)水(shui)量線(xian)性上升(sheng),脫(tuo)鹽(yan)率開始時升(sheng)高,當壓力(li)(li)(li)(li)升(sheng)至一(yi)定值(zhi)時,脫(tuo)鹽(yan)率趨于平穩(wen)。因而(er)在(zai)實(shi)際(ji)運(yun)行中,壓力(li)(li)(li)(li)無(wu)需太高,壓力(li)(li)(li)(li)過高會(hui)使(shi)膜(mo)的(de)衰減加劇,而(er)且有(you)可(ke)能損壞膜(mo)組(zu)(zu)件。為延長(chang)膜(mo)組(zu)(zu)件的(de)使(shi)用壽命,通(tong)常在(zai)脫(tuo)鹽(yan)率和(he)產水(shui)量滿(man)足生產要求時,采用稍低一(yi)些的(de)壓力(li)(li)(li)(li)運(yun)行,對系統的(de)長(chang)周期運(yun)行有(you)著極大的(de)好處(chu)。
當反滲透系(xi)統(tong)(tong)采用較高(gao)的回收率時(shi),濃水含鹽量相應提高(gao),不但(dan)容易在濃水側產生濃差(cha)極化,而且(qie)會導(dao)致系(xi)統(tong)(tong)滲透壓(ya)的增(zeng)大(da),為維持產水量,操作壓(ya)力必(bi)須提高(gao),產水的比(bi)能(neng)耗也會增(zeng)加,產水水質變差(cha),膜污染加重,結垢和微(wei)生物污染的危險性變大(da)。根據運(yun)行經驗,反滲透系(xi)統(tong)(tong)的回收率控制在75%以下比(bi)較合適。
3、對膜進行物理清洗(產品水沖洗)
沖(chong)(chong)(chong)洗(xi)是(shi)采(cai)用低(di)壓大流量的(de)(de)進水(shui)沖(chong)(chong)(chong)洗(xi)膜元件,沖(chong)(chong)(chong)洗(xi)掉附著在膜表面(mian)的(de)(de)污染物和堆積物,膜的(de)(de)低(di)壓沖(chong)(chong)(chong)洗(xi)可(ke)以(yi)減(jian)少深度差,防止膜脫(tuo)水(shui)現(xian)象的(de)(de)發生(sheng)。在條件允(yun)許的(de)(de)情況(kuang)下(xia),建議經常對系(xi)統進行沖(chong)(chong)(chong)洗(xi)。增加沖(chong)(chong)(chong)洗(xi)次(ci)數比進行一次(ci)化學清洗(xi)更有(you)效果。
4、規范系統啟停操作及停運保護措施
系(xi)統啟動和(he)停止時,流量(liang)和(he)壓(ya)力(li)(li)會(hui)有波動。過大(da)、過快的流量(liang)和(he)壓(ya)力(li)(li)波動可能(neng)會(hui)導致(zhi)系(xi)統發生極限壓(ya)降現象,形成(cheng)水錘(chui)作用,從而導致(zhi)膜(mo)元(yuan)件破(po)裂,故在進行啟停止操作時需緩慢增加或者降低壓(ya)力(li)(li)及流量(liang)。
系(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)開機(ji)前和停運(yun)時(shi),應(ying)確(que)保(bao)壓力容器(qi)內沒有(you)真空,否(fou)則(ze)當再次啟運(yun)膜元件(jian)的(de)(de)瞬間會出(chu)現水錘或(huo)者水力沖擊,當已(yi)經漏掉(diao)水分的(de)(de)系(xi)(xi)統(tong)在初始(shi)開機(ji)或(huo)一般(ban)運(yun)行啟動時(shi),就會出(chu)現上(shang)述現象。
系(xi)統(tong)(tong)應保(bao)持較低的背(bei)壓(ya)(ya)(產水(shui)側(ce)(ce)壓(ya)(ya)力),產水(shui)側(ce)(ce)壓(ya)(ya)力高于(yu)原水(shui)側(ce)(ce)壓(ya)(ya)力0.05MPa以上(shang)時,膜元件會(hui)受到物理性(xing)損(sun)傷(shang)。系(xi)統(tong)(tong)啟動和停止運(yun)(yun)行前,要充分確認閥門的開和關(guan)以及壓(ya)(ya)力的變動,保(bao)證運(yun)(yun)行過程中杜絕(jue)背(bei)壓(ya)(ya)現象發生。如果膜系(xi)統(tong)(tong)需(xu)要長時間(jian)停運(yun)(yun),則需(xu)要根據(ju)技(ji)術(shu)手(shou)冊要求,向系(xi)統(tong)(tong)內通入(ru)保(bao)護液或者定(ding)期通水(shui)來保(bao)證膜元件的正常(chang)備用(yong)。
5、定期對膜元件進行在線化學清洗
采用(yong)了合(he)理(li)的(de)(de)預處(chu)理(li)系(xi)統和良好的(de)(de)運行(xing)管(guan)理(li),它只能使(shi)膜元件受(shou)污染(ran)的(de)(de)程度有所降(jiang)低,要(yao)完全消除(chu)膜的(de)(de)污染(ran)是不可(ke)能的(de)(de)。因此,反滲(shen)透膜系(xi)統運行(xing)一(yi)段時間后(hou),將可(ke)能受(shou)到多種污染(ran)物的(de)(de)污染(ran),尤其(qi)是使(shi)用(yong)在污水(shui)深度處(chu)理(li)裝置的(de)(de)反滲(shen)透膜系(xi)統,污染(ran)更(geng)是經常發生一(yi)般(ban)情況下(xia),經過(guo)標(biao)準化后(hou)的(de)(de)產(chan)水(shui)量下(xia)降(jiang)15%左右,進水(shui)和濃水(shui)之(zhi)間的(de)(de)系(xi)統壓(ya)降(jiang)升高到初(chu)始值(zhi)的(de)(de)1.5倍(bei),產(chan)水(shui)水(shui)質有明(ming)顯下(xia)降(jiang),就需要(yao)對膜元件進行(xing)化學(xue)清洗(xi)。
化(hua)(hua)學(xue)(xue)清(qing)(qing)(qing)洗(xi)時,首先(xian)要判(pan)斷(duan)污染物種類,然后根據膜(mo)的(de)(de)特性選(xuan)擇合適的(de)(de)清(qing)(qing)(qing)洗(xi)配方和(he)清(qing)(qing)(qing)洗(xi)工藝。清(qing)(qing)(qing)洗(xi)時要注(zhu)意(yi)控制清(qing)(qing)(qing)洗(xi)液(ye)的(de)(de)pH值、溫度和(he)清(qing)(qing)(qing)洗(xi)液(ye)的(de)(de)流量。為了保證沖洗(xi)效果,具(ju)備(bei)條件的(de)(de)可以采用(yong)分(fen)段(duan)清(qing)(qing)(qing)洗(xi)的(de)(de)方法進行化(hua)(hua)學(xue)(xue)清(qing)(qing)(qing)洗(xi)。目(mu)前國內及(ji)國際(ji)已(yi)經有專(zhuan)業化(hua)(hua)生(sheng)產(chan)(chan)的(de)(de)膜(mo)專(zhuan)用(yong)清(qing)(qing)(qing)洗(xi)藥劑供選(xuan)擇使(shi)用(yong)。清(qing)(qing)(qing)洗(xi)效果可以通過比較清(qing)(qing)(qing)洗(xi)前后的(de)(de)裝置的(de)(de)脫鹽率、產(chan)(chan)水量和(he)壓降等(deng)性能來確認。
6、對膜元件進行離線化學清洗
當膜系(xi)(xi)統(tong)經過(guo)多次在線化學清洗(xi)后(hou)(hou)無(wu)法恢(hui)復(fu)性能,或(huo)者膜系(xi)(xi)統(tong)受到重度(du)污(wu)染(ran)后(hou)(hou),則需要對膜元(yuan)件(jian)進(jin)行(xing)離(li)線化學清洗(xi)。膜元(yuan)件(jian)的重度(du)污(wu)染(ran)是指污(wu)染(ran)后(hou)(hou)的單(dan)(dan)段壓(ya)差(cha)大于系(xi)(xi)統(tong)投運初(chu)期(qi)單(dan)(dan)段壓(ya)差(cha)值(zhi)的2倍以上(shang)、反滲透系(xi)(xi)統(tong)產水量下降(jiang)30%以上(shang)或(huo)者單(dan)(dan)支反滲透膜元(yuan)件(jian)質(zhi)量超過(guo)正(zheng)常(chang)數(shu)值(zhi)3kg以上(shang)的情(qing)況。
根據用(yong)戶原(yuan)水全分析(xi)報告、性(xing)能測試結果及所了解(jie)的系統(tong)信息判斷污(wu)(wu)染類型及清洗(xi)流程(cheng);必要時(shi)再通過特殊(shu)的設備、器具作進(jin)一步的驗(yan)證,以(yi)確定具體污(wu)(wu)染物(wu)類型,確定所需清洗(xi)配方(fang)。將拆下(xia)了待清洗(xi)膜元件在專(zhuan)用(yong)離(li)線清洗(xi)設備上(shang)進(jin)行清洗(xi),清洗(xi)后(hou)經過檢測合格后(hou)回裝投用(yong)。

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