反滲透膜汙染的原因(yīn)
1、微生(shēng)物汙染
微生物包括細菌、藻(zǎo)類、真菌和(hé)病毒等。細菌的顆粒極小,一般球菌直徑為(wéi)0.5~1.0微米;杆菌寬1微(wēi)米,長2微米,病毒則更小,目前發(fā)現的(de)*大的是痘病(bìng)毒直(zhí)徑約300納米,*小的是圓環病毒直(zhí)徑17納米。微生物汙染對(duì)反滲透膜係統至少造成兩方麵的不良後果:*,微生物的大量繁殖和代謝(xiè),產生大量的的膠體物質,致使膜被堵塞造成(chéng)膜通量急劇下降;第二,將造成產水(shuǐ)中的(de)細菌總數的增加。反滲(shèn)透(tòu)膜的微生物汙染對整個裝置的長周(zhōu)期運行極為不利(lì),因此要(yào)對反滲透膜的微生物汙染高度(dù)重視。
造成生物汙染的原因一般有:
(1)進水中含有較高數量的微生物;
(2)係統的(de)停用、保護、衝洗(xǐ)等沒有嚴格(gé)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(guò)小;
(4)進水水質含有容易滋生微(wēi)生物的營(yíng)養物質(zhì)從而導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。受到微生物汙染的膜表麵會十分滑膩並常有難聞的氣味,對生物膜樣品進行焚燒的氣味(wèi)同(tóng)焚燒頭發一樣。
(例如進水的氨氮指標嚴(yán)重超(chāo)濃度,導致管路中和膜元件內大量微(wēi)生物(wù)滋(zī)生,對膜係統進行化學清洗後,由於沒有對管路進行殺菌消毒(dú),係統啟運時,在管路中存留的大部分微生(shēng)物顆粒隨水流全部進入膜端,導(dǎo)致係統產水率嚴(yán)重下降,膜段間壓降急劇上升。係統*終通(tōng)過離線清洗得以消除汙染。)
2、有機物及礦物油汙染
由有(yǒu)機物造成的膜係統故障占全部係統故障的60%—80%。進(jìn)水(shuǐ)中(zhōng)的有機(jī)物(wù)吸附(fù)在膜(mó)元件表麵,會造成通量(liàng)的損失,尤其是在(zài)*段,在(zài)很多情況(kuàng)下,在膜(mó)表麵形成的吸附層對水中(zhōng)的溶解鹽就象另一層分離阻擋層,堵塞膜麵通(tōng)道(dào),導致(zhì)脫鹽率(lǜ)上(shàng)升,大分(fèn)子量並且帶有疏水性基團的有機(jī)物常常會造成這種效應,例如微量的油滴、大分(fèn)子量難降(jiàng)解的有機物等(děng),會(huì)導致膜係統受到有機物汙染。
(例(lì)如石化廢水成份複雜,水中有機物濃度較高, 且含有(yǒu)微量油(yóu),因此在石化(huà)廢水(shuǐ)深度處理裝置中(zhōng)使用的反滲(shèn)透膜係統中,有機物汙染是一種*常(cháng)見的汙染類型。對反滲透膜的有機物汙染一般通過進水(shuǐ)的(de)油和有機汙染物濃度(dù)分析即可判斷一般的有機汙染通過定(dìng)期的化學清洗即可消(xiāo)除。)
3、絮凝劑引(yǐn)起的汙染
在(zài)反滲透係統的預處理過程(chéng)中,如氣浮選或混凝沉澱處理單元,通過加人一定的高(gāo)純聚合鋁絮凝劑,使水中(zhōng)的膠體、粒雜(zá)質及油類物質得以去除。
絮凝劑的使用(yòng)主要分為無機類和有機類,無機類一般為(wéi)聚鐵、聚鋁,由於無機類絮凝(níng)劑價格(gé)便宜而使用(yòng)較多,為了避免對膜係統的(de)鐵離子汙染,一般的膜係統中都選(xuǎn)用高純(chún)聚鋁作(zuò)為絮凝劑(jì);有機絮凝劑一(yī)般(bān)為聚丙烯酞胺(àn)、聚丙(bǐng)鹽類的較多。在某些膜係(xì)統的預處理單(dān)元中,無(wú)機類和有機類絮凝劑一起配合使用效(xiào)果較好,但在實際使用中,要根據係統工藝的不同,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,並不是所有的絮凝劑都會被絮凝成粒,無論是(shì)哪一類的絮凝劑,都會在(zài)水中有一定的殘留,進人後續處理單元後,正常情(qíng)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(dù)過高,膜係統進水中的(de)殘留量過多,會在反滲透膜的表麵進行(háng)二次絮凝沉(chén)澱,引起膜汙(wū)染,並且因為絮凝劑投加量過高而引起(qǐ)的汙染在清洗中一般難以去除,甚至可以會(huì)導致在短時(shí)間內就需(xū)要更(gèng)換膜。
4、結(jié)垢引起的汙染
結垢是難溶性的鹽類在膜表麵析出(chū)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(xiàn)。在反滲透係統中析出的垢主要是無機成分(fèn),以碳酸鈣為主(zhǔ),除碳(tàn)酸鹽以外,很多其他的無機鹽類同樣具有較低的(de)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,一般在保安(ān)過(guò)濾器之(zhī)前要加入適(shì)量的膜用阻垢(gòu)劑。有(yǒu)時也會出現投加的不同藥(yào)劑發生相互作用導(dǎo)致難溶物質析(xī)出,進而汙染膜元件的事情。例如當聚合有機阻垢劑與多價陽離子如鋁或殘(cán)留的聚合陽離子絮凝劑相遇時,可能會發生沉(chén)澱反(fǎn)應,例(lì)如鋁或鐵,所(suǒ)產生的膠狀反應物,非常難以從膜麵上去除,因此在投加多種藥劑時,應該注意這些(xiē)藥劑的成分,根據水質數據、所選擇的膜型號,通過試驗確認它們的兼容性(xìng),並獲得恰當的阻垢劑類型及投加劑量。
5、膠體汙染
膠體是具有1納米(nm)到1微米粒徑,像粘土(tǔ)一樣(yàng)很難自然降解的微粒(lì)子,在水中(zhōng)通常帶負電。汙(wū)水中的有機膠質類物質、過剩的絮凝劑(jì)投加量(liàng)、汙水中的金屬(shǔ)離子水解形成的(de)氫氧(yǎng)化物膠體(tǐ),是導致膠體汙染的常(cháng)見原因(yīn)。廢水中的常(cháng)見膠體汙染物有氫氧化鐵、氫氧化鋁、二氧化矽(guī)膠體等。
反滲透係(xì)統的長期運行經(jīng)驗
1、保持預處理效果的穩(wěn)定
在預處理(lǐ)階段去除原水中的(de)大(dà)部分汙染物。良好的預處理效果,能夠有效(xiào)減少反滲透係統受到(dào)各類汙(wū)染的機(jī)率。
(例如定期更換保(bǎo)安過(guò)濾器濾芯和檢查保安過(guò)濾器,防止過濾器(qì)內出現短流現象(xiàng)和滋生(shēng)生物粘泥而對膜元件造成汙染;嚴格控製進水濁度和汙染指標(SDI),控製進水濁度小於0.5NTU,汙染指數小於5;對膜前流程及(jí)膜係統進行消毒殺(shā)菌,消(xiāo)毒殺菌對控製微生物汙(wū)染是必不可(kě)少的關鍵步驟。對係統的殺菌分為衝擊式殺菌(jun1)和連續性殺菌,可根據係統不同而選用不同的方法(fǎ))
2、控製較低的運行壓力和回(huí)收率
壓(yā)力是反滲(shèn)透脫鹽的推動力,壓力升高,膜組件透水量線性上升,脫(tuō)鹽率(lǜ)開始時升高,當壓力升至一定值時,脫鹽率趨於平穩。因而在(zài)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(qiě)有可能損壞膜組(zǔ)件。為延長膜組件的使(shǐ)用壽命,通常在脫鹽率和產水量(liàng)滿足生產要求時,采用稍低一些的壓力運行,對係統的長(zhǎng)周期(qī)運行有著極大的好處。
當反滲透(tòu)係(xì)統采用較高的回收(shōu)率時,濃水含鹽量相應提高,不但容易在濃(nóng)水側產生濃差極化,而且會導致係統滲透壓的增大,為維持產水量,操作壓力必須提高,產水的比能耗也會增(zēng)加,產水水(shuǐ)質變差,膜汙染加重,結垢和微生物汙染的危險性變大。根據運行經驗,反(fǎn)滲透係統的回收率控(kòng)製在75%以下比較合適。
3、對膜(mó)進行物理清洗(xǐ)(產(chǎn)品水衝洗)
衝洗是采用低壓大流量的進水衝洗膜元件,衝(chōng)洗掉附(fù)著在膜(mó)表麵的汙染物和堆積物,膜的低壓衝洗可以減(jiǎn)少深度差,防止(zhǐ)膜脫水現象的發生。在條件允許的情況下,建議經常對係統進行衝洗。增(zēng)加衝洗次數比進(jìn)行一次化學清洗更有效果。
4、規範係統啟停操作及停運保護(hù)措施
係統啟動和停止時,流量和壓力(lì)會有波動。過大(dà)、過快(kuài)的流量和壓力波動可能會導致係統發生極限(xiàn)壓(yā)降現象(xiàng),形成水錘(chuí)作用,從而導致膜元件破裂(liè),故(gù)在進行啟停止操作時需緩慢增加或者降低(dī)壓力及流量。
係統的開機前和停運時(shí),應(yīng)確保壓力容器內沒有(yǒu)真(zhēn)空,否則當再次啟運膜元件的瞬間會出(chū)現水錘(chuí)或者水力衝(chōng)擊(jī),當已經(jīng)漏掉水分的係統在初始開機或一般運行啟動時,就會出現上述現(xiàn)象。
係統應保持較低(dī)的背壓(產水側壓(yā)力),產水(shuǐ)側壓力高(gāo)於(yú)原水側壓力0.05MPa以(yǐ)上時,膜元(yuán)件會受到物理性損(sǔn)傷(shāng)。係統啟動和停止(zhǐ)運行前,要充分確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(xiàng)發(fā)生(shēng)。如果膜係(xì)統需要長時間停(tíng)運,則需要根據技術手冊要(yào)求,向係統內通入保護液(yè)或者定期通水來保證膜元件(jiàn)的正常備(bèi)用。
5、定期對膜元(yuán)件進行在線(xiàn)化學清洗
采用了(le)合理的預處理係統和良好的運行管理,它(tā)隻能使膜元件受汙(wū)染的程度有所降(jiàng)低,要完全消除膜的汙染(rǎn)是不可能的。因此,反(fǎn)滲透膜係統運行一段時間後,將可能受到多(duō)種汙染物(wù)的汙染,尤其是使用在汙水深度處(chù)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(hòu)的產水量下降15%左右,進水和濃水之間(jiān)的係統壓降升高到初始值的1.5倍,產水水質有明顯下降,就需要對膜元件進行化學清洗。
化學清洗時,*先要判斷汙染物(wù)種類,然後根據膜的特性選擇(zé)合(hé)適的清洗配方和(hé)清洗工藝(yì)。清洗時要注意控製清洗液的pH值、溫度和清洗液的流量。為了保(bǎo)證衝洗效果,具備條件的可以采用分段清(qīng)洗的方法進(jìn)行化(huà)學清洗(xǐ)。目前國內及國際已經有專業化生產的膜專用(yòng)清洗藥劑供選擇使(shǐ)用。清洗效果可以通過比較(jiào)清洗前後的裝置的脫鹽率、產水量和壓降等(děng)性能來確認。
6、對膜元件進行(háng)離線(xiàn)化學(xué)清(qīng)洗
當膜係統經(jīng)過多次在(zài)線化學清洗後無(wú)法(fǎ)恢(huī)複性(xìng)能,或者膜係統受到重度汙染後,則(zé)需要(yào)對膜元件進行離線化(huà)學清洗(xǐ)。膜元件的重度汙染是指汙染後的單段壓差大於係統投運初期單段壓差值的2倍以(yǐ)上、反滲透係統產(chǎn)水(shuǐ)量下降30%以(yǐ)上或(huò)者單支反滲透膜元(yuán)件質量超過正常數值3kg以上的情況。
根據用(yòng)戶原水(shuǐ)全分析報告(gào)、性能測試結果(guǒ)及(jí)所了解的係統信(xìn)息判斷汙染類型及清洗流程;必要時再通過特殊的設備、器具作進一步的驗證(zhèng),以確定具(jù)體汙染物類型,確定所需清洗配方。將(jiāng)拆下了待清洗膜元件在專用離線清洗設備上進行(háng)清洗,清(qīng)洗後經過檢(jiǎn)測(cè)合格後回裝投用。