反(fǎn)滲透膜汙染的原因
1、微生物汙染
微(wēi)生物包括細菌、藻(zǎo)類、真菌和病毒等(děng)。細菌的顆粒極小,一般球菌直徑為0.5~1.0微米;杆菌寬1微米,長2微米,病毒則更小,目前發現的*大的是痘病毒直徑約300納米,*小(xiǎo)的是圓環病毒直徑17納米。微生物汙染對反滲透膜係統至少造成兩(liǎng)方麵的不良後果:*,微生(shēng)物的大量繁殖和代(dài)謝,產生大量的的膠體物質,致使(shǐ)膜被(bèi)堵塞造(zào)成(chéng)膜通量急劇下(xià)降;第二(èr),將造成產水中的細菌總數的增加。反滲透膜的(de)微生物汙染對整個裝(zhuāng)置的長周期運行極為(wéi)不利,因此要對反滲透膜的微生物汙染高度重視。
造成生物汙染的(de)原(yuán)因一般有:
(1)進水中(zhōng)含有較高數量(liàng)的微生(shēng)物;
(2)係統的停用、保護、衝洗等沒有嚴(yán)格按照技術(shù)手冊要求進行;
(3)沒有對進水進(jìn)行(háng)殺菌或者殺菌劑投加(jiā)量過小;
(4)進水水質含有容易滋生微生物的營養物質從而導致(zhì)微生物的大量滋生(shēng);
(5)沒有對管路進行定期的殺(shā)菌和消毒。受到微生物汙染的膜表麵會(huì)十分滑膩並常(cháng)有難聞的氣味,對生物膜樣品進行焚燒的氣味同焚燒頭發(fā)一樣。
(例如進水的(de)氨氮指標嚴重超濃度,導致管路中和膜元件內大量微生物滋生,對膜係統進行化學清(qīng)洗後(hòu),由於沒有對(duì)管路進行殺菌消毒,係統啟運時,在管路中存留的大部分微生(shēng)物顆粒隨(suí)水流全部進入膜端,導(dǎo)致係統產水率嚴(yán)重下降,膜段間壓降急劇上升。係(xì)統(tǒng)*終通過離線清洗得以消除汙染。)
2、有機物及礦物油汙(wū)染
由有機物造成的膜係統故(gù)障(zhàng)占全部係統故障的60%—80%。進水中(zhōng)的有機物吸附(fù)在(zài)膜(mó)元件表麵,會造成通量的損失,尤其是在*段,在很(hěn)多情況下,在膜表(biǎo)麵形成的吸附(fù)層對水中的溶解鹽就象另一層分離阻擋層,堵塞膜麵(miàn)通道,導致(zhì)脫鹽率上升,大分子量並且帶有疏(shū)水性基團的有(yǒu)機物常常會造成這種效應,例如微(wēi)量的(de)油滴、大分(fèn)子量難降解的有機物等,會導(dǎo)致膜係統受到有機物汙染。
(例如石化廢水成份複雜,水中有機物(wù)濃度較高, 且(qiě)含(hán)有微量油,因此在石化廢水深度處理裝置中使用的反滲(shèn)透(tòu)膜係(xì)統中,有機物汙染是一種*常見的汙染類型。對反滲透膜(mó)的(de)有機物汙染一般通過進水的油和(hé)有(yǒu)機汙染物濃度分析即可判斷一般的有機汙染通過定期的化學清洗即可消除。)
3、絮凝劑引起的汙染
在反滲透係統的預處理過程中,如氣浮選(xuǎn)或混凝沉澱處理單(dān)元,通過加人一定的高純聚合(hé)鋁絮凝劑,使水中的(de)膠體、粒(lì)雜質及油類物質(zhì)得以(yǐ)去除。
絮凝劑的使用主要分為無機類和有機類,無機類一般為聚鐵、聚鋁,由於無機類絮凝劑價格便宜而使用較多,為了避(bì)免對膜係統的鐵離子汙染,一般的膜係統中都選用高純聚鋁作為絮凝劑;有機絮凝(níng)劑一般為聚丙烯酞胺、聚丙鹽類的較多。在某些膜(mó)係統的預處理單元中(zhōng),無機類和(hé)有機(jī)類絮凝(níng)劑一起配(pèi)合使用效果較好,但在實(shí)際使用中,要(yào)根據係統工(gōng)藝的不同,水質(zhì)的不同,通過(guò)實際篩選決定使用絮凝劑的各類和濃度。在實際的運行中,並不是所有的絮凝劑都(dōu)會被絮凝成(chéng)粒(lì),無論是哪一類的(de)絮凝劑,都會在水(shuǐ)中有一定(dìng)的殘(cán)留,進人後續處理單元後,正常情況下,殘留的(de)絮凝劑會隨著濃水排掉,但是如果絮(xù)凝(níng)劑投(tóu)加濃度過高(gāo),膜係統進水中的殘留量過多,會在反滲透膜的表麵進行二次絮凝沉澱,引起膜汙(wū)染,並且因為絮凝劑投加量過高而引起的汙染在清洗中一般(bān)難以去除,甚至可以會導致在短時間內就需要更換膜。
4、結垢引起的汙染
結垢是難溶性的鹽類(lèi)在膜(mó)表麵析出固體沉(chén)澱,防止結垢(gòu)的方法(fǎ)是(shì)保(bǎo)證難溶解性(xìng)鹽類不超過飽和界限。在反滲透係(xì)統中析出的垢主要是無(wú)機成分(fèn),以碳(tàn)酸鈣為(wéi)主,除碳酸鹽以外,很多其他的無機鹽類(lèi)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。為了防止膜麵結垢,一般在(zài)保(bǎo)安過濾器之前要加入適(shì)量的膜用阻垢劑。有時也會出現投加(jiā)的(de)不同藥劑發生相互作用導(dǎo)致難溶物質析出,進而汙染(rǎn)膜元件的事情。例如當聚合有機阻垢劑與多價陽(yáng)離子如鋁或殘留的聚合陽離子絮凝(níng)劑相遇時,可能會發生沉澱反應,例如鋁或鐵,所產生的膠狀反應物,非(fēi)常難以從膜麵上去除,因此在投加多種藥劑時,應(yīng)該注意這些藥劑的成分,根據水質數據、所選擇的膜型號(hào),通過試驗(yàn)確認它們的兼容性,並獲(huò)得恰當的阻垢劑類型及投加劑量。
5、膠體汙(wū)染
膠體是具(jù)有1納米(nm)到1微米粒徑,像粘土一樣很難(nán)自然降解的微粒子(zǐ),在水中通常帶負電。汙水中的(de)有機膠質類物質、過剩的絮(xù)凝劑投加量、汙(wū)水中的金(jīn)屬離子(zǐ)水解形成的氫(qīng)氧化(huà)物膠體,是導致膠體(tǐ)汙染的(de)常見(jiàn)原因。廢水中的常見膠體汙染物有氫氧化鐵、氫(qīng)氧化(huà)鋁、二氧(yǎng)化矽(guī)膠體等。
反(fǎn)滲透係統的長期運行經驗
1、保持預處理效果(guǒ)的穩定
在預處理階段去除原水中的(de)大部分汙染物。良好的預處理效果,能夠有效減(jiǎn)少(shǎo)反滲透係統受到各類汙染的機率。
(例如(rú)定期(qī)更換(huàn)保安過濾器濾芯和檢查保安過濾(lǜ)器,防(fáng)止過濾器內出現短流(liú)現象和滋生(shēng)生物粘泥而對膜元件造(zào)成汙染;嚴格控製進水(shuǐ)濁度和汙染指標(SDI),控製(zhì)進水濁度(dù)小於0.5NTU,汙染指數小於5;對膜前流程及膜(mó)係統進行消毒殺菌,消毒殺菌對控製微(wēi)生物汙染是必不可少的關(guān)鍵步驟(zhòu)。對係統的殺菌分為衝擊式殺菌(jun1)和連(lián)續性殺菌,可根據(jù)係統不同而選用不同的方法)
2、控製較低(dī)的運行壓力和回(huí)收(shōu)率(lǜ)
壓力是(shì)反滲(shèn)透脫鹽的(de)推動力,壓力升高,膜組件透水量線性上升,脫(tuō)鹽率開始時升高(gāo),當壓力升至一定值時,脫鹽率趨於平穩。因而在實際運行中,壓力無需太高,壓力過高會使膜的衰減加劇,而(ér)且有可能損壞膜組件。為延(yán)長膜組件的使用壽命,通(tōng)常在脫鹽率和產水量(liàng)滿足生產要求(qiú)時,采用稍低一些的壓力運行,對(duì)係統的長周期運行有著極大的好處。
當反滲(shèn)透係(xì)統(tǒng)采(cǎi)用(yòng)較高的(de)回收率時,濃水含鹽量相應提高,不但(dàn)容易在濃水(shuǐ)側產生濃差極化,而且會導致係統滲透(tòu)壓的增大,為維持產水量,操作壓力必(bì)須提(tí)高,產水的比能耗也會增加,產(chǎn)水水(shuǐ)質變差,膜汙染加重,結垢和微生(shēng)物汙染(rǎn)的危(wēi)險性變大(dà)。根據運行經驗,反滲(shèn)透係統的(de)回收率控製在75%以下比較合適。
3、對膜進行物理清洗(產品水衝洗)
衝洗是采用低壓大流量(liàng)的進水衝洗膜元件,衝洗(xǐ)掉附著在膜表麵的汙(wū)染物和堆積物,膜的低壓衝洗可以減少深度差,防止膜脫水現象的發生。在條件允許的情況下,建議經常對(duì)係統進行衝洗。增(zēng)加衝洗次數比進行一(yī)次化學清洗更(gèng)有效果(guǒ)。
4、規範係統啟停操作及停運保護措施
係(xì)統啟動和停止時,流量和壓力會有波動。過大、過(guò)快的(de)流量和壓力波動可能會導致係統(tǒng)發生極限壓降現象,形(xíng)成水錘作用,從而導致膜元件破裂,故在進行啟停(tíng)止操作時需緩慢增加或者降低壓力及流量。
係統的開機前和停運時,應確保(bǎo)壓力容器內沒有真空,否則當再次啟運膜元件的瞬間會出現水錘或者水力衝擊,當已經漏掉水分的係統在初始開機或(huò)一般運行啟動時,就會出(chū)現上述現象(xiàng)。
係統應保持較低的背壓(產水側壓力),產水(shuǐ)側壓力高於原水側壓力0.05MPa以(yǐ)上時,膜元件會受到物理性損傷。係統啟動和停止運行前,要充分確認閥門的(de)開和關以及壓力的變動(dòng),保證運行過(guò)程中杜絕背壓現象發(fā)生。如果膜係統需要長時間停運,則需要根(gēn)據技術手冊要(yào)求,向(xiàng)係統內通(tōng)入保護液(yè)或者定期通水來(lái)保證膜元件的(de)正常(cháng)備用。
5、定期對膜元件進(jìn)行在線化學清洗
采用了合理的預處理係統和良好的運行管理,它隻能使膜元件受汙染(rǎn)的程度有所降低,要完全消除膜(mó)的汙染是不可能的。因此,反滲透膜係統運行一段時(shí)間後,將可(kě)能受到多種(zhǒng)汙染物的(de)汙染,尤其是使用在汙水深度處理裝置的反滲透膜係統,汙染更是經常發生一般情況下,經過標準化後的產水量下降15%左右,進水和濃水之間的係統(tǒng)壓降升高(gāo)到初始值的1.5倍,產水水(shuǐ)質(zhì)有明(míng)顯下降,就需要對膜元件進行化學(xué)清洗。
化學清(qīng)洗時,*先要判斷汙染物種類,然後根據膜(mó)的特性選擇合適的清洗配方和清洗(xǐ)工藝。清洗時要注意控製(zhì)清洗(xǐ)液的pH值、溫度和清洗液(yè)的流量。為了保證衝洗效果,具備條件的可以采(cǎi)用分段清洗的(de)方法進(jìn)行化學清洗。目前國內及國際已(yǐ)經有專業化生產的膜(mó)專用清洗藥劑(jì)供選擇使用。清(qīng)洗效(xiào)果可以通過比較清洗前後的裝置的(de)脫鹽率、產水量和壓降等性能來確認。
6、對(duì)膜元件進行離線化學清洗
當膜係統經過(guò)多次在線(xiàn)化學清洗後無法恢複性能,或者膜係(xì)統(tǒng)受到重度汙染後,則需要對膜元件進行離線化(huà)學清洗。膜元件的重度汙染是(shì)指汙染後(hòu)的單段壓(yā)差大於係統投運初期單段壓差值的2倍以上、反滲透係(xì)統產(chǎn)水量(liàng)下降30%以(yǐ)上(shàng)或(huò)者單支反(fǎn)滲透膜元件質量超過正常數值3kg以上的情況。
根(gēn)據用戶原水全分析報告、性能(néng)測試結果及所了解的係統信息判斷汙染類型及清洗流程;必(bì)要(yào)時再通過特殊(shū)的設(shè)備、器(qì)具作進一步的驗證,以確定具體汙染物類型,確定所(suǒ)需(xū)清洗配方。將拆(chāi)下了待清洗膜元件在專用離線清洗設備上進行清洗,清洗後經過檢測合格後回裝投用。