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重慶水處理淺談反滲透膜分離技術
作者:重慶AG捕鱼王app水處理   時間:2019-08-21 16:06:14
  反滲透膜分離技術實際應用中,不可避免產生膜汙染現象,且膜汙染問題是影響該技術穩定性的決定因素,因此考察膜汙染形成機理、對膜汙染進行清洗是反滲透係統正常運行、防止其發生故障的重要保證。
重慶水處理
  1、膜汙染定義
 
  膜汙染是指與膜接觸的料液中微粒、膠體粒子或溶質大分子與膜發生物理、化學相互作用或因濃差極化使某些溶質在膜表麵的濃度超過其溶解度及因機械作用而引起的在膜表麵或膜孔內的吸附、沉積造成膜孔徑變小或堵塞,使膜產生透過流量與分離特性不可逆變化現象。
 
  汙染物尤其是蛋白質等大分子在膜表麵和膜孔內的吸附所引起的通量衰減及分離能力的降低,是造成膜通量衰減的主要原因。但膜汙染引起的通量衰減又往往和濃差極化現象引起的可逆通量下降混合在一起,使得膜分離效果進一步降低。
 
  2、膜汙染產生原因
 
  反滲透係統在運行過程中,廢(汙)水中的金屬離子、微生物、不易溶解的沉澱、有機汙染物、生物粘泥、膠體、油脂等長時間與膜接觸,會引起膜汙染,使膜的通量及分離性能明顯降低、壓降升高。其原因主要包括以下幾方麵:
 
  1)濃差極化
 
  在反滲透脫鹽係統中,膜的選擇透過性,使水分子不斷從高壓側透過膜,而溶質分子仍殘留於原溶液中導致膜表麵上的料液和進口料液之間產生一個濃度差,嚴重時會產生很高的濃度梯度,這種現象稱為濃差極化。濃差極化使料液滲透壓增大,有效推動力減小造成透水速度和脫鹽率下降。
 
  2)離子結垢
 
  CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4、CaF2及SiO2等溶度積較小的鹽類,在反滲透過程中可能會因濃縮超過其溶度積而析出,產生沉積物停留在膜表麵上及進水通道內形成水垢。例如:CaCO3的溶度積是8.7×10-9(25℃)即[Ca2+]•[CO32-]大於8.7×10-9時,CaCO3就會沉澱下來。J.H.Bruus等發現,當從汙泥中提取Ca2+後,導致小顆粒數量及過濾阻力增加。
 
  3)金屬氧化物沉積
 
  一般含有低價鐵離子和錳離子苦鹹水範圍的某些井水水源具有一定還原性,此類水源造成膜汙堵的主要原因就是鐵、鋁、錳等在膜表麵產生膠體顆粒汙堵。鐵發生氧化所需的pH值較低,使得反滲透係統發生鐵汙堵現象較頻繁。引起膜麵上沉積可溶性二價鐵和三價鐵的相關汙染物可能情況為:氧氣進入到含二價鐵的進水中;高堿度水源形成FeCO3;鐵與矽反應形成難溶性的矽酸鐵;受鐵還原菌氧化作用影響,將會加劇生物膜滋生和鐵垢的沉積;由含鐵絮凝劑轉變引起的膠體狀鐵;鐵、鋁、錳等產生金屬汙染後的特征表現為產水量降低,壓差上升。
 
  4)生物汙泥的生成
 
  當膜表麵覆蓋生命力旺盛的微生物汙泥時,膜所除去的鹽類將陷於黏層中,不易被水衝走,為微生物繁殖提供了豐富的營養物質,同時反滲透進水前預處理時加入的阻垢劑(如聚馬來酸,氨基三甲基磷酸等)、軟水劑等又能促進微生物生長。有機與無機的溶解性物質以及顆粒物,可以通過有效的預處理被去除,但可繁殖的微生物顆粒,經預處理後即使剩餘0.01%,還能利用水中可生物降解的物質進行自身繁殖,這也是生物汙泥在任何係統中都會造成汙染的主要原因之一。
 
  5)膠體物汙染
 
  地下水及地表水均含有鐵、鋁、矽、有機質等物質,它們和預處理時加入的混凝劑、助凝劑、阻垢劑等形成膠體沉積在膜表麵造成膠體汙染。矽酸膠體在水中會
 
  水解生成Si(OH)4,並在一定條件下發生聚合反應:mSi(OH)4-(SiO2)m+2mH2O生成SiO2膠核,並分級電離,放出H+形成呈負電性的膠體,其結構式為:
 
  [m(SiO2)。nSiO3-2.2(n-x)H+]-2x2xH+
 
  膠體物汙染難處理是由於帶有同種電荷,比較穩定,不易沉降,易汙染膜,導致水通量下降。一般這種趨向用汙染指數(SDI)進行評價。通常當SDI<3時,膜表麵不產生此類汙;當SDI>3時,會發生汙堵。
 
  6)“水錘”現象
 
  對於反滲透係統,由於設計不恰當及在開始調試階段,裝填膜的膜殼內有大量的空氣,當待處理液瞬間進入膜殼時,由於空氣具有可壓縮性,且瞬間不可能完全排盡,當空氣在膜殼內達到一定壓力時,會突然爆破釋放,引起反滲透在膜殼內相互撞擊、擠壓以及竄動,產生“水錘”現象。在反滲透係統中,水錘的危害在於造成無法恢複的反滲透膜元件損傷。
 
  7)懸浮顆粒物的汙染
 
  當保安過濾器有“短路”或缺陷造成過濾介質、腐蝕碎片及異物(如小芯絨線)等的泄漏或反滲透初次投用衝洗不徹底時,可能使膜元件受到汙染,使進水通道堵塞和膜麵上形成非晶體沉澱。這種情況較少遇到。
 
  8)其他因素造成的汙染
 
  碳氫化合物和矽酮基的油及脂能覆蓋於膜表麵,致使膜受到汙染;膜的水解、有機溶劑及氧化性物質侵蝕等也會造成膜材料的本質改變。
 
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