淺談反滲透進(jìn)水的預處理和膜污堵的防治
發(fā)布時(shí)間:2020-05-19瀏覽:2226次

1、前言
目前一個(gè)完整的除鹽水制備工藝系統包括原水的預處理、反滲透裝置的預脫鹽、離子交換或EDI的二級除鹽三部分組成。
其中反滲透系統對原水的預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(lái)水以及城市中水等,這些水源受各種因素的影響,不同的地理條件,不同的季節氣候導致水源的特性及其所含的雜質(zhì)也有所不同,因此相對的工藝也會(huì )有不同;
其中對于市政自來(lái)水,由于水質(zhì)純凈可不設澄清池,直接進(jìn)入機械過(guò)濾器后運行,且無(wú)需進(jìn)行殺菌處理;而對于其他水源,由于水中所含的懸浮物、雜質(zhì)及鹽類(lèi)等成分復雜,針對這些情況及反滲透系統回收率等主要工藝設計參數的要求,選擇合適的預處理工藝系統,減少對反滲透膜的污堵、結垢,防止反滲透膜脫鹽率、產(chǎn)水率的降低,尤其是針對目前水源日趨匱乏、水質(zhì)日趨惡化,選擇一個(gè)正確的預處理系統,將直接影響整個(gè)水處理系統的功能。
眾所周知,反滲透系統運行不好,多數情況是由于預處理系統功能不完善造成的。為了確保反滲透過(guò)程的正常進(jìn)行,必須對原水進(jìn)行嚴格的預處理。
2、預處理工藝簡(jiǎn)介
目前主流的預處理工藝基本上是由混凝處理設備、機械過(guò)濾器以及超濾設備組成?;炷幚碓O備具體由沉淀池(澄清池)、擦洗濾池等組成;
機械過(guò)濾器目前主要有活性炭、多介質(zhì)過(guò)濾器等;而超濾則作為最后一對屏障,從而保證預處理的水質(zhì)滿(mǎn)足反滲透設備的運行。
2.1沉淀池(澄清池):
這里暫以機械攪拌澄清池為例,該類(lèi)澄清池是將混合室和反應室合二為一,即原水直接進(jìn)入第一反應室中,在這里由于攪拌機葉輪的攪拌提升,從而使進(jìn)水、藥劑和大量回流泥渣快速接觸混合,在第一反應室完成機械反應,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室中,再經(jīng)折流到澄清區進(jìn)行分離,清水上升由集水槽引出,泥渣在澄清區下部回流到第一反應室,由刮泥機刮集到泥渣濃縮室,通過(guò)池底排泥閥控制排出,達到原水澄清分離的效果,正常運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(lèi)濾池是將機械攪拌澄清池混凝處理過(guò)的澄清水,通過(guò)進(jìn)水管均勻地進(jìn)入濾池隔水上艙,經(jīng)過(guò)過(guò)濾區砂層、水帽至多孔板底的集水室,自上而下進(jìn)行重力式過(guò)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的清水,同時(shí)采用羅茨風(fēng)機對石英砂濾層進(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(guò)聯(lián)通管進(jìn)入隔水艙上部水箱貯存,待水箱充滿(mǎn)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,正常運行保障其出水濁度小于2mg/L。
2.3 機械過(guò)濾器:
這里暫以活性炭過(guò)濾器為例,該類(lèi)過(guò)濾器能夠吸附前期預處理中無(wú)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)還吸附從前面預處理泄漏過(guò)來(lái)的小分子有機物等污染性物質(zhì),對水中異味、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 超濾設備:
超濾(UF)裝置是一種過(guò)渡精度在0.01μm的物理過(guò)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,符合反滲透設備對進(jìn)水水質(zhì)的要求。
2.5 精密保安過(guò)濾器
其主要是為了保證反滲透進(jìn)水不損壞膜組件,按運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,運行費用較高,但是效果較好;少部分電廠(chǎng)采用可反洗的保安過(guò)濾器,操作上較復雜,運行費用較低。保安過(guò)濾器成為系統中細菌滋生及有機物沉積的主要隱患。
3、運行面臨的問(wèn)題及調整
前面說(shuō)到預處理運行的正常與否將直接影響到整個(gè)反滲透設備的運行,目前大部分電廠(chǎng)所面臨的問(wèn)題大致分為:混凝劑加藥不當、殺菌劑控制不當等問(wèn)題。
3.1 混凝劑加藥量的控制
目前大部分電廠(chǎng)混凝劑用的是聚合氯化鋁,結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量泵連續投加方式;
通過(guò)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)達到標準,即小于10mg/L;在實(shí)際運行中,由于受諸多方面的影響,可能會(huì )導致加藥過(guò)量的現象,若過(guò)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為帶有同種電荷而很難被處理,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(jiàn),某廠(chǎng)3號澄清池總鋁濃度超高,PAC投加量嚴重過(guò)量。由表2可見(jiàn),經(jīng)過(guò)調整后某廠(chǎng)3號澄清池的總鋁濃度及PAC投加量恢復正常范圍內。
3.2 微生物的控制
目前大部分電廠(chǎng)的取水多以地表水為主,而地表水中有機物和微生物污染較多,而這些污染物對反滲透設備的運行會(huì )造成不可逆的損害,因此必須對原水進(jìn)行殺菌處理,以控制水中微生物的滋生,減少對反滲透設備的影響。
某電廠(chǎng)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、細菌增多,需要定期的投加對機械攪拌澄清池進(jìn)行殺菌滅藻處理,以控制水中微生物、細菌的滋生;
秋冬季由于原水水溫低,水中微生物、細菌不易生存,故可以停止殺菌滅藻處理。同時(shí)也需要控制機械攪拌澄清池出水殘余氯在0.1~0.3mg/l,過(guò)量的投加會(huì )致使水中殘余氯含量過(guò)高,若后續還原劑投加不足,會(huì )導致反滲透膜發(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物,另外活性炭對于水中COD的去除率一般在40%~98%;所以在超濾前增設活性炭過(guò)濾器是很有必要的,以滿(mǎn)足超濾設備的進(jìn)水需求。
由于水中仍然會(huì )有少量微生物及細菌的存在,而微生物和細菌會(huì )直接附著(zhù)在精密保安過(guò)濾器的濾芯上面,從而影響保安過(guò)濾器的運行,故在超濾設備前還設置了殺菌劑投加系統,如若前期預處理有殺菌處理,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(chǎng)的取水源是市政自來(lái)水,由于市政自來(lái)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(lái)抵消殘余氯對反滲透運行的影響。
3.3 有機物污染
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,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?xún)Υ孑^長(cháng)時(shí)間;
亞硫酸氫鈉水溶液中,要避免陽(yáng)光對溶液計量箱的暴曬,在陽(yáng)光的作用下,會(huì )隨時(shí)與空氣中的氧發(fā)生反應,同時(shí)不同濃度的亞硫酸氫鈉溶液保存期也不相同,詳見(jiàn)表3。
還原劑加藥量的大小需要采用氧化還原電位(ORP)進(jìn)行監測,以控制水中殘余氯的大小。但是過(guò)量的投加會(huì )導致膜表面滋生厭氧菌,形成新的有機物污染,長(cháng)期運行則會(huì )給反滲透膜造成污染,從而導致產(chǎn)水量的下降以及運行差壓的上升,且保安過(guò)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(guò)量投加目前是普遍存在的一種現象,也是造成反滲透膜污堵的主要原因之一,很多電廠(chǎng)的運行人員單純的只看ORP表計進(jìn)行投加,其中不以為然,ORP表其實(shí)是一種電位表,
測量數據較滯后,易受溶液溫度、pH及化學(xué)反應可逆性等因素影響;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)際運行中,需要注意ORP氧化還原電位、余氯、電導或pH這之間的線(xiàn)性關(guān)系;
另外還需要注意氧化還原電位表計所需的流量為8-10L/h,運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(cháng)時(shí)間不清理會(huì )造成測量誤差,故連續運行30天后(預處理水質(zhì)較好的話(huà)可以控制60天后)需要清理ORP表的測量電極,從而保證ORP表測量結果的準確性。