一、納濾膜在運(yùn)行中遇到的污染分析

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,一般為1一3拜m,病毒則更小,約為0.2一0.01拜m.微生物污染對納濾膜系統(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.納濾膜的微生物污染對整個裝置的長周期運(yùn)行極為不利,因此要對納濾膜的微生物污染高度重視.

造成生物污染的原因一般有:

(l)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小

(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)最終通過離線清洗得以消除污染.)

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%一80%.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納濾膜系統(tǒng)中,有機(jī)物污染是一種最常見的污染類型.對納濾膜的有機(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.)

絮凝劑引起的污染

在系統(tǒng)的預(yù)處理過程中,在淺層浮選處理單元,通過加人一定的高純聚合鋁絮凝劑,使水中的膠體、大顆粒雜質(zhì)沉淀以及油類物質(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,通過實際篩選決定使用絮凝劑的各類和濃度.在實際的運(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,會在納濾膜的表面進(jìn)行二次絮凝沉淀,引起膜污染,并且因為絮凝劑投加量過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。

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.在納濾系統(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、硫酸惚及部分氫氧化物等.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,添加量一般控制在4一12mgl/*

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,將會形成膠關(guān)沉淀,嚴(yán)重污染前端的膜元件,這類污堵很難清洗.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)、反滲透設(shè)計方法和所選擇的膜型號,通過試驗確認(rèn)它們的兼容性,并獲得恰當(dāng)?shù)淖韫竸╊愋图巴都觿┝?

膠體污染

膠體是具有1納米(nm)到1微米(拼m)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)

納濾系統(tǒng)的長期運(yùn)行經(jīng)驗

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,能夠有效減少納濾系統(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)

二、納濾系統(tǒng)的長期運(yùn)行經(jīng)驗

控制較低的運(yùn)行壓力和回收率

壓力是納濾脫鹽的推動力,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)納濾系統(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,納濾系統(tǒng)的回收率控制在75%以下比較合適.

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.

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。.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.

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,納濾膜系統(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納濾膜系統(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)及國際已經(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).

用于石化廢水深度處理裝置的膜系統(tǒng),化學(xué)清洗一般先進(jìn)行殺菌,然后進(jìn)行堿洗,去除微生物污染、有機(jī)物污染和油污染,然后再進(jìn)行酸洗,消除垢類污染及金屬氫氧化物污染.清洗周期根據(jù)裝置的實際運(yùn)行情況進(jìn)行確定.

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.

來源:水處理新視野  

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