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西安華浦水處理為您介紹一項(xiàng)精深、實(shí)用的水處理知識——超濾膜知識匯總第二彈。
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四、超濾的運(yùn)行方式
1、錯(cuò)流過濾
當(dāng)超濾進(jìn)水懸浮物、濁度較高時(shí),比如污水或者污水回用處理應(yīng)用,超濾可按照錯(cuò)流過濾模式運(yùn)行。
進(jìn)水進(jìn)入超濾膜組件,部分透過膜表面成為產(chǎn)水,另一部分則夾帶懸浮物等雜質(zhì)排出膜組件成為濃水,排出的濃水重新加壓后又循環(huán)回到膜組件內(nèi),保持膜表面較高流速產(chǎn)生的剪切力,把膜表面上截流的懸浮物等雜質(zhì)帶走,從而使超濾膜組件的污染層保持在一個(gè)較薄的水平。
2、濃水排放過濾
當(dāng)超濾進(jìn)水懸浮物含量較低時(shí),超濾可按照濃水排放過濾模式來操作。進(jìn)水進(jìn)入超濾膜組件,以較低比例的濃水量排出膜組件,通常5-10/100的進(jìn)水量,大部分的進(jìn)水透過膜表面成為產(chǎn)水產(chǎn)出。
濃水排放過濾和錯(cuò)流過濾模式操作同樣需要定時(shí)水反洗、化學(xué)加強(qiáng)反洗以及定期的化學(xué)清洗來恢復(fù)超濾膜過濾性能。全流過濾模式能耗低、操作壓力低,因而運(yùn)行成本更低;而錯(cuò)流過濾模式則能處理懸浮物含量更高的進(jìn)水。具體模式的選擇需要根據(jù)進(jìn)水中的懸浮物含量、濁度和COD來確定。
五、超濾膜污染
1、超濾膜運(yùn)行中的檢測
為了檢驗(yàn)超濾裝置的運(yùn)行效果和膜發(fā)生污堵的可能性,需要在超濾裝置的運(yùn)行過程中監(jiān)測一些關(guān)鍵性參數(shù)。
(1)二氧化硅
分為活性二氧化硅(溶解硅)或非活性二氧化硅(膠體硅)。一般情況下膠體硅會加速造成超濾膜的污堵。
(2)pH 值
用于表示水的酸堿值的大小。pH 值小于7 為酸性,pH 值大于7 為堿性。純水的pH 值是7為中性。高pH值會導(dǎo)致水有苦味,并容易導(dǎo)致水管和設(shè)備結(jié)垢,pH值低的水會腐蝕或溶解金屬和其它設(shè)備。
(3)電導(dǎo)率
水的電導(dǎo)率與總?cè)芙夤腆w(TDS)呈線性關(guān)系,表示水的導(dǎo)電能力。
(4)鈣和鎂
水的硬度主要來自鈣離子和鎂離子。根據(jù)硬度的不同可將水分為軟水(以CaCO3 計(jì)高不超過60mg/L)、硬水(以CaCO3 計(jì)高不超過180mg/L)和硬水(以CaCO3 計(jì)超過180mg/L)。
硬度對人體健康沒有危害,但水中硬度過高,水處理過程中會導(dǎo)致管道、設(shè)備或膜表面結(jié)垢。
(5)TOC(總有機(jī)碳)
該參數(shù)常用于測定水中的有機(jī)物含量,指水體中溶解性和懸浮性有機(jī)物含碳的總量,包括天然有機(jī)物和合成有機(jī)物。總有機(jī)碳一般用來評估超濾進(jìn)水中可能導(dǎo)致膜發(fā)生有機(jī)污堵和生物污堵的可能性和趨勢。當(dāng)超濾膜進(jìn)水TOC 大于2 mg/L 時(shí),則表示超濾膜表面發(fā)生生物污堵的可能性很高。
(6)SDI(淤積密度指數(shù))
反滲透水處理系統(tǒng)的重要水質(zhì)指標(biāo)參數(shù)之一,SDI 值代表了水中顆粒、膠體和其他能阻塞各種水凈化設(shè)備的物質(zhì)含量,通常采用該參數(shù)來判斷水中顆粒及膠體等物質(zhì)阻塞各種水凈化設(shè)備的可能性。
SDI 的測定是在直徑為47mm 孔徑為0.45μm 的微孔濾膜上連續(xù)加入一定壓力(30PSI,相當(dāng)于2.1kg/cm)的被測定水樣,記錄濾得500ml 水所需的時(shí)間Ti(秒)和連續(xù)過濾15 分鐘(T)后再次濾得500ml 水所需的時(shí)間Tf(秒),通過公式計(jì)算SDI 值;一般要求反滲透入口(即超濾產(chǎn)水)的SDI數(shù)值不得超過5。
(7)TSS(總懸浮固體)
指水樣通過孔徑為0.45μm 的濾膜,截留在濾膜上并于103℃~105℃烘干至恒重的固體物質(zhì)。
總懸浮固體是衡量水體水質(zhì)污染程度的重要指標(biāo)之一,該參數(shù)一般比濁度更加準(zhǔn)確(濁度通常無法檢測出細(xì)微的顆粒)。
(8)濁度
指水中的泥砂、粉塵、細(xì)微有機(jī)物、浮游生物等懸浮性物質(zhì)及膠體物質(zhì)等,都會導(dǎo)致水質(zhì)變得渾濁而呈現(xiàn)出的一定程度的渾濁度。通常這些懸浮性物質(zhì)及膠體物質(zhì)也會寄生細(xì)菌和病毒等。例如生活飲用水的濁度一般要求不得超過1 NTU,超濾膜的出水濁度一般要求不得超過0.1 NTU。
2、超濾膜污染的種類
01
微生物污染
微生物污染對超濾膜的穩(wěn)定運(yùn)行也是一個(gè)危險(xiǎn)因素。一些營養(yǎng)物質(zhì)被膜截留而積聚于膜表面,細(xì)菌在這種環(huán)境中迅速繁殖,活的細(xì)菌連同其排泄物質(zhì),形成微生物粘液而緊緊粘附于膜表面,這些粘液與其他沉淀物相結(jié)合,構(gòu)成了一個(gè)復(fù)雜的覆蓋層,其結(jié)果不但影響到膜的透水量,也包括使膜產(chǎn)生不可逆的污堵。
另外,水中鐵、錳以及在超濾預(yù)處理中加入鐵或者鋁系混凝劑形成的膠體,都有可能在膜表面形成凝膠層。
02
膠體污染
膠體主要是存在于地表水中,特別是隨著季節(jié)的變化,水中含有大量的懸浮物如粘土、淤泥等膠體,均存在于水體中,它對超濾膜的危害很大。因?yàn)樵谶^濾過程中,大量膠體微粒隨透過膜的產(chǎn)水流涌至膜表面,被膜截留下來的微粒容易形成凝膠層,更有一部分與膜孔徑大小相當(dāng)及小于膜孔徑的粒子會滲入膜孔內(nèi)部堵塞流水通道而產(chǎn)生不可逆的變化現(xiàn)象。
03
有機(jī)物污染
水中的有機(jī)物,有的是在水處理過程中人工加入的,如表面活性劑、清潔劑和高分子聚合物絮凝劑等,有的則是天然水中就存在的;這些物質(zhì)也可以吸附于膜表面而損害膜的性能。
六、超濾膜完整性測試
1、氣泡觀察法
將膜組件中充滿測試所用的液體,使膜絲完全浸潤,膜絲所有的孔中都充滿了液體。在膜組件的進(jìn)水側(cè)緩慢通入無油壓縮空氣,且逐漸提高進(jìn)氣壓力,同時(shí)通過觀察產(chǎn)水側(cè)是否有氣泡連續(xù)溢出(產(chǎn)水閥門處于打開狀態(tài))。通常通入空氣的壓力從0bar 開始,逐漸加大到1.5bar。如果在1.5bar 的條件下,有連續(xù)的氣泡產(chǎn)生,表明膜組件存在缺陷。
2、壓力衰減法
將膜組件中充滿測試所用的液體,使膜絲完全浸潤,膜絲所有的孔中都充滿了液體。
在膜組件的進(jìn)水側(cè)緩慢通入無油壓縮空氣,且逐漸提高進(jìn)氣壓力至設(shè)定值(產(chǎn)水閥門處于打開狀態(tài)),對于外壓式超濾膜組件,測試壓力的設(shè)定值為2.0bar。
開始,進(jìn)氣側(cè)的液體會在壓力作用下透過膜絲進(jìn)入產(chǎn)水側(cè),因此會有一定量的液體排出(大約會持續(xù)2 分鐘)。等待壓力穩(wěn)定在設(shè)定值時(shí),停止進(jìn)氣(產(chǎn)水側(cè)閥門處于打開狀態(tài)),并密封進(jìn)氣側(cè)保持測試壓力,靜止保持壓力10 分鐘。
此時(shí)膜組件的進(jìn)水側(cè)充滿帶壓的空氣,并與外界隔絕;產(chǎn)水側(cè)充滿液體,且與大氣相通。如果保持壓力測試10 分鐘后進(jìn)氣側(cè)壓力降不大于0.2bar,表明膜組件完整;如果壓力降大于0.2bar,則表明膜組件有缺陷(斷絲或泄漏等)。
壓力衰減測試即可以針對單個(gè)膜組件進(jìn)行,也可以針對整套膜裝置進(jìn)行,是一種在現(xiàn)場簡便易行的方法。
七、超濾膜保養(yǎng)
1、超濾系統(tǒng)的運(yùn)行管理
(1)至少每周監(jiān)測并記錄超濾預(yù)處理的進(jìn)出水COD、濁度以及鐵/錳金屬等;
(2)每周查看一次預(yù)處理所用絮凝劑、助凝劑及其他化學(xué)藥品的消耗量;
(3) 至少每三個(gè)月校正一次各種儀表。
2、超濾系統(tǒng)的保養(yǎng)
(1)超濾系統(tǒng)短期停運(yùn)1-2天,可每天運(yùn)行30-60 分鐘或者進(jìn)行一次單獨(dú)的反洗;
(2)超濾系統(tǒng)停運(yùn)2-7天,進(jìn)行反洗后,關(guān)閉進(jìn)出口閥門保存;每天可運(yùn)行30-60 分鐘或者進(jìn)行一次反洗后,注入保護(hù)液(NaHSO3 溶液),關(guān)閉進(jìn)出口閥門保存;
(3)超濾系統(tǒng)長期停用7 天以上,停機(jī)前進(jìn)行一次加強(qiáng)反洗后,注入保護(hù)液(NaHSO3 溶液),關(guān)閉進(jìn)出口閥門保存。每月檢查一次保護(hù)液的pH值,如果pH<3 時(shí)應(yīng)及時(shí)更換保護(hù)液;
(4)超濾系統(tǒng)長時(shí)間停機(jī)后重新投入運(yùn)行時(shí),應(yīng)將超濾裝置進(jìn)行連續(xù)沖洗至排放水無泡沫,將保護(hù)液沖洗干凈。
3、化學(xué)清洗的注意事項(xiàng)
化學(xué)清洗是解決膜污染問題的有效方法,針對特定的污染,只有采取相應(yīng)的清洗方法,才能達(dá)到好的效果,若錯(cuò)誤地選擇清洗化學(xué)藥品和方法,有時(shí)會使情況惡化。因此,在清洗之前需先確定膜表面的污垢物種類。
日常操作時(shí)須嚴(yán)格監(jiān)控超濾系統(tǒng)的運(yùn)行性能,包含運(yùn)行壓差和產(chǎn)水流量,隨著超濾膜的污染,壓差將升高,產(chǎn)水流量下降。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)水量下降25/100,或標(biāo)準(zhǔn)化跨膜壓差上升1.0-2.0bar時(shí),就要進(jìn)行化學(xué)清洗來恢復(fù)其性能;但是需要注意的是,如果進(jìn)水溫度下降,超濾膜產(chǎn)水流量也會下降,這是正?,F(xiàn)象并非膜污染所致,此時(shí)超濾膜可能并不需要清洗。
總之超濾裝置是迄今為止很有效的反滲透預(yù)處理技術(shù),只有在實(shí)際運(yùn)行的過程中得到了合理的運(yùn)行控制,以遏制膜污堵現(xiàn)象的發(fā)生,才能有效保證超濾膜的使用壽命。
技術(shù)案例介紹
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