一、納濾膜在運行中遇到的污染分析

微生物污染

微生物包括細菌、藻類、真菌和病毒等.細菌的顆粒極小,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至少造成兩方面的不良後果:第一,微生物的大量繁殖和代謝,産生大量的的膠體物質,緻使膜被堵塞造成膜通量急劇下降;第二,将造成産水中的細菌總數的增加.納濾膜的微生物污染對整個裝置的長周期運行極為不利,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)進水中含有較高數量的微生物;

(2)系統的停用、保護、沖洗等沒有嚴格按照技術手冊要求進行

(3)沒有對進水進行殺菌或者殺菌劑投加量過小

(4)進水水質含有容易滋生微生物的營養物質從而導緻微生物的大量滋生;

(5)沒有對管路進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,對生物膜樣品進行焚燒的氣味同焚燒頭發一樣.

(例如進水的氨氮指标嚴重超濃度,導緻管路中和膜元件内大量微生物滋生,對膜系統進行化學清洗後,由于沒有對管路進行殺菌消毒,系統啟運時,在管路中存留的大部分微生物顆粒随水流全部進入膜端,導緻系統産水率嚴重下降,膜段間壓降急劇上升.系統最終通過離線清洗得以消除污染.

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有機物及礦物油污染

由有機物造成的膜系統故障占全部系統故障的60%一80%.進水中的有機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,導緻脫鹽率上升,大分子量并且帶有疏水性基團的有機物常常會造成這種效應,例如微量的油滴、大分子量難降解的有機物等,會導緻膜系統受到有機物污染.

(例如石化廢水成份複雜,水中有機物濃度較高, 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中,有機物污染是一種最常見的污染類型.對納濾膜的有機物污染一般通過進水的油和有機污染物濃度分析即可判斷一般的有機污染通過定期的化學清洗即可消除.)

絮凝劑引起的污染

在系統的預處理過程中,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、大顆粒雜質沉澱以及油類物質得以去除.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,由于無機類絮凝劑價格便宜而使用較多,為了避免對膜系統的鐵離子污染,一般的膜系統中都選用高純聚鋁作為絮凝劑;有機絮凝劑一般為聚丙烯酞胺、聚丙鹽類的較多. 在某些膜系統的預處理單元中,無機類和有機類絮凝劑一起配合使用效果較好,但在實際使用中,要根據系統工藝的不同,水質的不同,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,進人後續處理單元後,正常情況下,殘留的絮凝劑會随着濃水排掉,但是如果絮凝劑投加濃度過高,膜系統進水中的殘留量過多,會在納濾膜的表面進行二次絮凝沉澱,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,甚至可以會導緻在短時間内就需要更換膜。

結垢引起的污染

結垢是難溶性的鹽類在膜表面析出固體沉澱,防止結垢的方法是保證難溶解性鹽類不超過飽和界限.在納濾系統中析出的垢主要是無機成分,以碳酸鈣為主,除碳酸鹽以外,很多其他的無機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.為了防止膜面結垢,一般在保安過濾器之前要加入适量的膜用阻垢劑,添加量一般控制在4一12mgl/*

有時也會出現投加的不同藥劑發生相互作用導緻難溶物質析出,進而污染膜元件的事情.例如當聚合有機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,将會形成膠關沉澱,嚴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,應該注意這些藥劑的成分,根據水質數據、反滲透設計方法和所選擇的膜型号,通過試驗确認它們的兼容性,并獲得恰當的阻垢劑類型及投加劑量.

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,在水中通常帶負電.污水中的有機膠質類物質、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,是導緻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、二氧化矽膠體等.

(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物進行膜系統所導緻的)

納濾系統的長期運行經驗

保持預處理效果的穩定

在預處理階段去除原水中的大部分污染物.良好的預處理效果,能夠有效減少納濾系統受到各類污染的機率.

(例如定期更換保安過濾器濾芯和檢查保安過濾器,防止過濾器内出現短流現象和滋生生物粘泥而對膜元件造成污染;嚴格控制進水濁度和污染指标(SDI),控制進水濁度小于0.5NTU,污染指數小于5;對膜前流程及膜系統進行消毒殺菌,消毒殺菌對控制微生物污染是必不可少的關鍵步驟.對系統的殺菌分為沖擊式殺菌和連續性殺菌,可根據系統不同而選用不同的方法)

二、納濾系統的長期運行經驗

控制較低的運行壓力和回收率

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,當壓力升至一定值時,脫鹽率趨于平穩.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,通常在脫鹽率和産水量滿足生産要求時,采用稍低一些的壓力運行,對系統的長周期運行有着極大的好處.

當納濾系統采用較高的回收率時,濃水含鹽量相應提高,不但容易在濃水側産生濃差極化,而且會導緻系統滲透壓的增大,為維持産水量,操作壓力必須提高,産水的比能耗也會增加,産水水質變差,膜污染加重,結垢和微生物污染的危險性變大.根據運行經驗,納濾系統的回收率控制在75%以下比較合适.

對膜進行物理清洗(産品水沖洗)

沖洗是采用低壓大流量的進水沖洗膜元件,沖洗掉附着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,防止膜脫水現象的發生.在條件允許的情況下,建議經常對系統進行沖洗.增加沖洗次數比進行一次化學清洗更有效果.

規範系統啟停操作及停運保護措施

系統啟動和停止時,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緻系統發生極限壓降現象,形成水錘作用,從而導緻膜元件破裂,故在進行啟停止操作時需緩慢增加或者降低壓力及流量.

系統的開機前和停運時,應确保壓力容器内沒有真空,否則當再次啟運膜元件的瞬間會出現水錘或者水力沖擊,當已經漏掉水分的系統在初始開機或一般運行啟動時,就會出現上述現象.

系統應保持較低的背壓(産水側壓力),産水側壓力高于原水側壓力。.05MPa以上時,膜元件會受到物理性損傷.系統啟動和停止運行前,要充分确認閥門的開和關以及壓力的變動,保證運行過程中杜絕背壓現象發生.如果膜系統需要長時間停運,則需要根據技術手冊要求,向系統内通入保護液或者定期通水來保證膜元件的正常備用.

定期對膜元件進行在線化學清洗

采用了合理的預處理系統和良好的運行管理,它隻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,納濾膜系統運行一段時間後,将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,污染更是經常發生一般情況下,經過标準化後的産水量下降15%左右,進水和濃水之間的系統壓降升高到初始值的1.5倍,産水水質有明顯下降,就需要對膜元件進行化學清洗.

化學清洗時,首先要判斷污染物種類,然後根據膜的特性選擇合适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行化學清洗.目前國内及國際已經有專業化生産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後的裝置的脫鹽率、産水量和壓降等性能來确認.

用于石化廢水深度處理裝置的膜系統,化學清洗一般先進行殺菌,然後進行堿洗,去除微生物污染、有機物污染和油污染,然後再進行酸洗,消除垢類污染及金屬氫氧化物污染.清洗周期根據裝置的實際運行情況進行确定.

對膜元件進行離線化學清洗

當膜系統經過多次在線化學清洗後無法恢複性能,或者膜系統受到重度污染後,則需要對膜元件進行離線化學清洗.膜元件的重度污染是指污染後的單段壓差大于系統投運初期單段壓差值的2倍以上、反滲透系統産水量下降30%以上或者單支反滲透膜元件質量超過正常數值3kg以上的情況.

根據用戶原水全分析報告、性能測試結果及所了解的系統信息判斷污染類型及清洗流程;必要時再通過特殊的設備、器具作進一步的驗證,以确定具體污染物類型,确定所需清洗配方.将拆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.

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