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反渗透膜污染简介

浏览:199 时间:2020-11-17 21:59:39

反渗透膜分离技术作为一门新型的高效分离、浓缩、提纯及净化技术,近30年来发展迅速,已广泛应用于纯水制备、海水淡化和废水处理等行业。反渗透膜是反渗透系统中的关键元件。在实际应用中,膜元件都会发生不同程度的污染,导致系统进出口压差增大,产水量减少,脱盐率下降,进而影响反渗透系统的正常运行。因此,必须设置反渗透清洗系统对其进行有效清洗,最大限度地恢复已经污染的膜元件的性能,使膜更有效地持久运行。如何对反渗透膜运行中产生的污染进行分析和有效清洗,受到越来越广泛的重视。

一、什么是反渗透膜污染?

反渗透膜污染是指处理物料中的微粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜存在物理化学相互作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞,使膜产生渗透通量与分离特性发生不可逆变化的现象。

二、反渗透膜污染的种类及危害

1. 微生物污染:细菌、病毒、藻类等

微生物污染危害主要包括对膜系统运行的影响和对反渗透膜的损害两方面。首先,微生物污染将增大膜外浓差极化,堵塞膜孔道,加剧其它污染(包括有机污染、无机污染),从而降低水通量,减小膜两侧的有效压差,增加膜应用成本。其次,微生物污染能破坏膜的内部结构,导致膜的永久性损坏。微生物在膜表面大量繁殖,侵蚀反渗透膜,并使膜结构遭到破坏,从而使得膜寿命缩短(尤其是醋酸纤维素膜),甚至造成重大的反渗透膜系统故障。

2. 无机物结垢:碳酸盐类垢、硅酸盐类垢等

无机物结垢后会在膜表面形成一层沉淀物覆盖,导致膜通量急剧下降。3. 有机物污染:铁、铝氧化物等4. 胶体污染:悬浮物、胶体硅等


三、反渗透膜污染的预防

1. 原水的预处理

悬浮颗粒及胶体污染主要是由于反渗透膜给水预理系统故障造成的,因此,在实际操作中,严格控制反渗透进水SDI< 5。由于原水中含有悬浮固体或粒子、胶体、结垢盐类、金属氧化物、各种微生物、有机物等,需要针对不同进水水质采取不同的预处理方法,尽可能的将其去除。


2. 防止离子结垢

通过投加石灰软化的方法,或加酸降低进水的pH值,或添加特定的阻垢剂来防止原水中CaCO3、CaSO4、BaSO4等析出沉淀,导致膜体结垢。

通过降低反渗透进水中二氧化硅浓度以及适当提高给水温度(给水温度达到40℃时,SiO2的溶解度可达160mg/L),或提高进水pH、控制系统回收率等方法来防止SiO4结垢。

当水中铁、锰含量少于0.1mg/L 时,可以不予处理; 铁、锰含量为0.1~ 0.5 mg/L 时,可加酸将水的pH调至5.5,防止生成铁、锰氧化物;铁、锰含量大于0.5mg/L 时,水中铁、锰等游离离子被氧化后形成金属氧化物沉积污染反渗透膜,需要在反渗透系统之前,增加曝气-锰砂过滤等的方法将其去除。

3. 防止有机物污染及微生物的滋生

防止微生物滋生的方法是在给水预处理中添加杀菌剂,目前常用的杀菌剂为次氯酸钠,需要控制一定的余氯量。

如果进水中CODMn的含量较高,且具有可生化性(例如城市污水处理厂出水)可采用曝气生物滤池的方法降低进水CODMn。

四、反渗透膜的清洗

在系统的运行中,尽管选择了适宜的操作条件,但随着运行时间的增加,膜组内的微生物、有机物和无机杂质颗粒会不可避免的污堵膜表面,使反渗透膜发生污堵,造成系统产水量下降及脱盐率下降等情况。因此必须采取一定的清洗方法,以去除膜面及膜孔内的污染物,达到恢复透水量、延长膜使用寿命的目的。

膜的清洗方法可分为三类:

1. 物理清洗

物理清洗是用机械方法从膜面上脱除污染物,这些方法包括:正方向冲洗法、变方向冲洗法、反压冲洗法、振动清洗法、排气冲水法、空气喷射法、二氧化碳清洗法和自动海绵球清洗法等。

2. 化学清洗

化学清洗通常使用化学清洗剂进行清洗,如稀酸、稀碱、酶、表面活性剂、结合剂和氧化剂等。

使用化学法清洗时,使用的化学药剂必须与膜材料相容,并严格按膜生产厂提出的条件( 压力、温度、pH和流速)进行清洗,防止膜发生不可逆损伤。

3. 物理-化学清洗

物理- 化学清洗是将物理清洗方法和化学清洗方法有效结合以提高清洗效果的方法,如在清洗水中添加表面活性剂。

五、结语

导致膜污染的因素除了反渗透膜自身性质、操作条件外,最主要的就是进水水质。所以在工程设计中除了选择抗污染膜组件、优化操作条件外,对进水进行预处理使水质达到进膜要求、针对特定的工程及膜的污染特点,采用具有针对性的清洗方案,保证系统的正常运行、延长膜的清洗周期和使用寿命。


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