淺談反滲透進(jìn)水的預(yù)處理和膜污堵的防治
發(fā)布時(shí)間：2020-05-19瀏覽：2658次
1、前言
目前一個(gè)完整的除鹽水制備工藝系統(tǒng)包括原水的預(yù)處理、反滲透裝置的預(yù)脫鹽、離子交換或EDI的二級(jí)除鹽三部分組成。
其中反滲透系統(tǒng)對(duì)原水的預(yù)處理有它特定的要求，水源大致分為地下水、地表水、市政自來水以及城市中水等，這些水源受各種因素的影響，不同的地理?xiàng)l件，不同的季節(jié)氣候?qū)е滤吹奶匦约捌渌碾s質(zhì)也有所不同，因此相對(duì)的工藝也會(huì)有不同;
其中對(duì)于市政自來水，由于水質(zhì)純凈可不設(shè)澄清池，直接進(jìn)入機(jī)械過濾器后運(yùn)行，且無需進(jìn)行殺菌處理;而對(duì)于其他水源，由于水中所含的懸浮物、雜質(zhì)及鹽類等成分復(fù)雜，針對(duì)這些情況及反滲透系統(tǒng)回收率等主要工藝設(shè)計(jì)參數(shù)的要求，選擇合適的預(yù)處理工藝系統(tǒng)，減少對(duì)反滲透膜的污堵、結(jié)垢，防止反滲透膜脫鹽率、產(chǎn)水率的降低，尤其是針對(duì)目前水源日趨匱乏、水質(zhì)日趨惡化，選擇一個(gè)正確的預(yù)處理系統(tǒng)，將直接影響整個(gè)水處理系統(tǒng)的功能。
眾所周知，反滲透系統(tǒng)運(yùn)行不好，多數(shù)情況是由于預(yù)處理系統(tǒng)功能不完善造成的。為了確保反滲透過程的正常進(jìn)行，必須對(duì)原水進(jìn)行嚴(yán)格的預(yù)處理。
2、預(yù)處理工藝簡介
目前主流的預(yù)處理工藝基本上是由混凝處理設(shè)備、機(jī)械過濾器以及超濾設(shè)備組成?；炷幚碓O(shè)備具體由沉淀池(澄清池)、擦洗濾池等組成;
機(jī)械過濾器目前主要有活性炭、多介質(zhì)過濾器等;而超濾則作為**后一對(duì)屏障，從而保證預(yù)處理的水質(zhì)滿足反滲透設(shè)備的運(yùn)行。
2.1沉淀池(澄清池)：
這里暫以機(jī)械攪拌澄清池為例，該類澄清池是將混合室和反應(yīng)室合二為一,即原水直接進(jìn)入第一反應(yīng)室中,在這里由于攪拌機(jī)葉輪的攪拌提升,從而使進(jìn)水、藥劑和大量回流泥渣快速接觸混合,在第一反應(yīng)室完成機(jī)械反應(yīng),并與回流泥渣中原有的泥渣再度碰撞吸附,形成較大的絮粒,再被葉輪提升到第二反應(yīng)室中,再經(jīng)折流到澄清區(qū)進(jìn)行分離,清水上升由集水槽引出,泥渣在澄清區(qū)下部回流到第一反應(yīng)室,由刮泥機(jī)刮集到泥渣濃縮室,通過池底排泥閥控制排出,達(dá)到原水澄清分離的效果，正常運(yùn)行保障其出水濁度小于10mg/L。
2.2重力式砂濾：
這里暫以重力式空氣擦洗濾池為例，該類濾池是將機(jī)械攪拌澄清池混凝處理過的澄清水，通過進(jìn)水管均勻地進(jìn)入濾池隔水上艙，經(jīng)過過濾區(qū)砂層、水帽至多孔板底的集水室，自上而下進(jìn)行重力式過濾(石英砂濾層自下而上進(jìn)行反洗，反洗水源為濾池上部水箱內(nèi)的清水，同時(shí)采用羅茨風(fēng)機(jī)對(duì)石英砂濾層進(jìn)行空氣擦洗，將砂濾層截留的懸浮物等雜質(zhì)進(jìn)行清洗，從而保證出水水質(zhì))，濾后的清水經(jīng)過聯(lián)通管進(jìn)入隔水艙上部水箱貯存，待水箱充滿后，清水從上部水箱溢流槽溢出，由出水管送入化學(xué)水池作為超濾反滲透脫鹽用水，同時(shí)一部分也可以送入生活消防水池作為生活與消防用水，正常運(yùn)行保障其出水濁度小于2mg/L。
2.3 機(jī)械過濾器：
這里暫以活性炭過濾器為例，該類過濾器能夠吸附前期預(yù)處理中無法去除的余氯以防止反滲透膜受其氧化而發(fā)生不可逆的損害，同時(shí)還吸附從前面預(yù)處理泄漏過來的小分子有機(jī)物等污染性物質(zhì)，對(duì)水中異味、膠體及色素、重金屬離子等有較明顯的吸附去除作用，還具有降低COD的作用。
2.4 超濾設(shè)備：
超濾(UF)裝置是一種過渡精度在0.01μm的物理過濾裝置，它是利用外界壓力的推動(dòng)下截留水中膠體、顆粒和分子量相對(duì)較高的物質(zhì)等;控制超濾產(chǎn)水SDI不大于5，足以保證超濾裝置的產(chǎn)水純凈，符合反滲透設(shè)備對(duì)進(jìn)水水質(zhì)的要求。
2.5 精密保安過濾器
其主要是為了保證反滲透進(jìn)水不損壞膜組件，按運(yùn)行方式可分為反洗型和不反洗型;不可反洗的濾芯為一次性的，運(yùn)行費(fèi)用較高，但是效果較好;少部分電廠采用可反洗的保安過濾器，操作上較復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用較低。保安過濾器成為系統(tǒng)中細(xì)菌滋生及有機(jī)物沉積的主要隱患。
3、運(yùn)行面臨的問題及調(diào)整
前面說到預(yù)處理運(yùn)行的正常與否將直接影響到整個(gè)反滲透設(shè)備的運(yùn)行，目前大部分電廠所面臨的問題大致分為：混凝劑加藥不當(dāng)、殺菌劑控制不當(dāng)?shù)葐栴}。
3.1 混凝劑加藥量的控制
目前大部分電廠混凝劑用的是聚合氯化鋁，結(jié)晶聚合氯化鋁的氧化鋁濃度為95%，需要制備成低濃度的聚合氯化鋁溶液，其液體的氧化鋁濃度約為10%左右，藥劑投加均采用隔膜計(jì)量泵連續(xù)投加方式;
通過往沉淀池(澄清池)投加，控制澄清池的絮凝效果，從而保證澄清池的出水水質(zhì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，即小于10mg/L;在實(shí)際運(yùn)行中，由于受諸多方面的影響，可能會(huì)導(dǎo)致加藥過量的現(xiàn)象，若過量的投加會(huì)致使水中殘余的鋁分子等含量增加，且其生成的膠體物質(zhì)很容易在膜表面發(fā)生沉積，因此產(chǎn)生膠體污染，而這些膠體污染物因?yàn)閹в型N電荷而很難被處理，從而形成鋁鹽(如果用的是聚鐵，那可能會(huì)是鐵鹽)，這樣會(huì)使得膜的通量會(huì)下降，造成膜的透膜壓差上升;
同樣如若投加量不足則會(huì)影響澄清池的運(yùn)行，不足以保證澄清池的出水水質(zhì)，從而會(huì)使得澄清池出水中的懸浮物上升。由表1可見，某廠3號(hào)澄清池總鋁濃度超高，PAC投加量嚴(yán)重過量。由表2可見，經(jīng)過調(diào)整后某廠3號(hào)澄清池的總鋁濃度及PAC投加量恢復(fù)正常范圍內(nèi)。
3.2 微生物的控制
目前大部分電廠的取水多以地表水為主，而地表水中有機(jī)物和微生物污染較多，而這些污染物對(duì)反滲透設(shè)備的運(yùn)行會(huì)造成不可逆的損害，因此必須對(duì)原水進(jìn)行殺菌處理，以控制水中微生物的滋生，減少對(duì)反滲透設(shè)備的影響。
某電廠采用的是普羅名特CDVa8A二氧化氯發(fā)生器，春夏季由于原水通量大，水溫高，水中微生物、細(xì)菌增多，需要定期的投加對(duì)機(jī)械攪拌澄清池進(jìn)行殺菌滅藻處理，以控制水中微生物、細(xì)菌的滋生;
秋冬季由于原水水溫低，水中微生物、細(xì)菌不易生存，故可以停止殺菌滅藻處理。同時(shí)也需要控制機(jī)械攪拌澄清池出水殘余氯在0.1~0.3mg/l，過量的投加會(huì)致使水中殘余氯含量過高，若后續(xù)還原劑投加不足，會(huì)導(dǎo)致反滲透膜發(fā)生氧化，從而造成反滲透膜不可逆的損害。
由于活性炭起吸附作用，主要吸附水中小分子的有機(jī)物，另外活性炭對(duì)于水中COD的去除率一般在40%~98%;所以在超濾前增設(shè)活性炭過濾器是很有必要的，以滿足超濾設(shè)備的進(jìn)水需求。
由于水中仍然會(huì)有少量微生物及細(xì)菌的存在，而微生物和細(xì)菌會(huì)直接附著在精密保安過濾器的濾芯上面，從而影響保安過濾器的運(yùn)行，故在超濾設(shè)備前還設(shè)置了殺菌劑投加系統(tǒng)，如若前期預(yù)處理有殺菌處理，在這里可以減少殺菌劑的投加量，控制超濾進(jìn)口的余氯量在0.1~0.2mg/L;
如若少部分小型熱電廠的取水源是市政自來水，由于市政自來水本身已進(jìn)行殺菌處理且水質(zhì)較好，可以考慮停加殺菌劑;考慮到超濾設(shè)備的出水帶有余氯，因此必須在反滲透的入口處加還原劑(亞硫酸氫鈉)來抵消殘余氯對(duì)反滲透運(yùn)行的影響。
3.3 有機(jī)物污染
還原劑：即亞硫酸氫鈉，固體呈白色單斜晶體粉末，有二氧化硫氣味，濃度為99%，相對(duì)密度為1.49，極易溶于水，加熱時(shí)易分解，微溶于乙醇、水溶液呈酸性，還原性較強(qiáng)，在空氣中易被氧化或失去二氧化硫，在封閉陰暗干燥的環(huán)境下可以儲(chǔ)存較長時(shí)間;
亞硫酸氫鈉水溶液中，要避免陽光對(duì)溶液計(jì)量箱的暴曬，在陽光的作用下，會(huì)隨時(shí)與空氣中的氧發(fā)生反應(yīng)，同時(shí)不同濃度的亞硫酸氫鈉溶液保存期也不相同，詳見表3。
還原劑加藥量的大小需要采用氧化還原電位(ORP)進(jìn)行監(jiān)測，以控制水中殘余氯的大小。但是過量的投加會(huì)導(dǎo)致膜表面滋生厭氧菌，形成新的有機(jī)物污染，長期運(yùn)行則會(huì)給反滲透膜造成污染，從而導(dǎo)致產(chǎn)水量的下降以及運(yùn)行差壓的上升，且保安過濾器的濾芯也更換頻繁;
通?？刂破浼铀幜繛?/span>3~5ppm，控制反滲透入口余氯在0.05~0.1mg/l之間，反滲透入口的氧化還原電位(ORP)在200~300mV之間;還原劑過量投加目前是普遍存在的一種現(xiàn)象，也是造成反滲透膜污堵的主要原因之一，很多電廠的運(yùn)行人員單純的只看ORP表計(jì)進(jìn)行投加，其中不以為然，ORP表其實(shí)是一種電位表，
測量數(shù)據(jù)較滯后，易受溶液溫度、pH及化學(xué)反應(yīng)可逆性等因素影響;另外氧化還原電位與氧分壓有關(guān)，也受pH的影響(即pH低時(shí)氧化還原電位高，pH高時(shí)氧化還原電位低)，在實(shí)際運(yùn)行中，需要注意ORP氧化還原電位、余氯、電導(dǎo)或pH這之間的線性關(guān)系;
另外還需要注意氧化還原電位表計(jì)所需的流量為8-10L/h，運(yùn)行中由于水中存在少量的微生物，會(huì)逐漸吸附在測量電極上，長時(shí)間不清理會(huì)造成測量誤差，故連續(xù)運(yùn)行30天后(預(yù)處理水質(zhì)較好的話可以控制60天后)需要清理ORP表的測量電極，從而保證ORP表測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
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