反渗透系统膜过滤存在的问题与探究 3页

'反渗透系统膜过滤存在的问题与探究摘要:反渗透系统在H常的运行中，难免会出现系统的无机物结垢、胶体颗粒物的沉积、微生物的滋生、化学污染以及其它问题，这些因素影响着系统安全稳定的运行。本文主要阐述膜系统在使用中出现的问题及部分控制方法。引言：膜过滤的应用应为当前给水界的一件大事。该技术在20世纪50年代即在海水淡化，高纯水等方面应用，以后发展到世界上来。在给水方面膜过滤技术脫离以往的化学处理的界限，转为物理固液处理领域。应该说由19世纪应用快滤方法，作为现代化标志以来，100年后又一次重大的技术突破。正文：反渗透是渗透的逆过程。正常的渗透是稀溶液屮的溶剂通过半透膜进入浓溶液屮的自发过程；而反渗透则是浓溶液中的溶剂受压而通过半透膜的反自发过程。随着反渗透技术的不断应用，反渗透系统出现了如下问题：一、无机物的结垢在水中存在Ca2+、Mg2+、Ba2+、S「2+、CO32—、SO42—、PO43—、SiO2等离子。在一般的情况下是不会造成无机物结垢，但是在反渗透系统中，由于源水一般浓缩4倍，并且pH也有较大的提高，因此比较难溶解的物质就会沉积，在膜表面形成硬垢，导致系统压力升高、产水量下降，严重的还会造成膜表面的损伤，使系统脱盐率降低。碳酸钙结垢预处理的控制方塞在反渗透系统的结垢中，以碳酸盐垢为主，大多数地表水和地下水中的CaCO3儿乎呈饱和状态，由下式表示CaCO3化学平衡：Ca2++HCO3-<——>H++CaCO3从化学平衡式可以看出，要抑制CaCO3的结垢，有儿种途径：降低Ca2+的含量降低了Ca2+含量，可以使化学平衡向左侧移动，不利于形成CaCO3垢。达到这种目的的方法有：离子交换软化法、石灰软化法、电渗析、纳滤等方法，他们都能有效地降低的Ca2+含量，从而达到抑制钙垢的生成。Ca2+的增溶主要是以增加Ca2+的溶解度，从而降低结垢的风险。方法：添加螯合剂、阻垢剂，增加Ca2+的溶解度，使平衡向左移动。调节pH值 主要是通过添加无机酸，从而提高H+的浓度，使平衡向左移动。化学原理如下:CO2+H2Ov・>H2CO3-d)H2CO3<>H++HC03・-⑵HC03-<・>H++CO32・-(3)离子交换除碱法主要是通过降低CO32-的浓度来降低碳酸钙结垢的风险。硫酸钙结垢预处理的控制方案:离子交换除钙，石灰软化除钙，添加反渗透专用阻垢剂。氛化钙结垢预处理的控制盛：离子交换除钙，石灰软化除钙，阴树脂交换，添加反渗透专用阻垢剂。硫酸總结垢预处理的控制方杲:离子交换除蚀，阴树脂交换，添加反渗透专用阻垢剂。硫酸顿结垢预处理的控制方案:离子交换除顿，阴树脂交换，添加反渗透专用阻垢剂。硅酸盐结垢预处理的控制方寃:预处理中的过滤，石灰软化，提高进水的温度，提高进水的pH值，添加硅分散剂。二、胶体、颗粒物沉积胶体、颗粒物污染是比较常见的反渗透系统污染。水中大量存在粘泥、胶体硅、金属的氧化物及有机质等颗粒物，在反渗透系统预处理中可以将源水中的这些污染源控制在一定程度，不致使对系统短期运行造成一定的影响。但由于系统长时间的运行预处理处理效果不理想、预处理反冲洗不彻底、操作人员的H常操作不到位等原因，都会造成系统胶体、颗粒物的污染。为了防止反渗透系统胶体污染，我们要求进水SDI值小于5（最好是小于3）,这样有利于系统长期安全运行。然而降低反滲透进水胶体、颗粒物污染最有效的方法：合适的预处理（猛砂过滤、多介质过滤、活性炭过滤、超滤、微滤等等）；添加胶体分散剂；系统预防性的清洗；另个人认为，让胶体在未和膜接触前就让其聚沉下来并及时清除，应不失为一个可行的方向。三、微生物的污染口来水一般通过控制余氯來抑制微生物的滋生，但是余氯有较强的氧化性，它能使反渗透膜表面氧化，影响膜的寿命和产水水质，因此反渗透系统运行对余氯要求非常严格（＜0.1）,这给微生物的生存繁殖提供了有利的环境。微生物生长及排泄出的酸性粘泥会堵塞膜的微孔，致使压差上升，给系统的安全运行埋下了严重的安全隐患。 微生物污染过程主要有以下阶段：第一阶段腐殖质、聚糖至于其他微生物代谢产物等大分子在膜面上的吸附，形成具备微生物生存条件的生物膜；第二阶段进水微牛•物中黏附速度快的细胞形成初期黏附过程（生物膜生长缓慢）；第三阶段后续大量菌种的黏附，特别是EPS（细胞聚合物，它黏附在膜面上的细胞体包裹起来，形成黏度很大的税和凝胶层，进一步增强了污垢和膜的结合力）的形成，加剧了微生物的繁殖和群聚；第四阶段生物污染的最终形成阶段，生物膜的生长和脱除达到平衡。造成膜的不可逆的堵塞氏过滤阻力上升，膜通量下降。抑制反渗透系统微生物繁殖的方法：反渗透进水微生物的控制。通过源水的菌藻控制，尽量减少预处理的死角，防止微生物繁殖；反渗透系统微生物控制。通过连续式或间歇式加入非氧化性且对膜没有影响的杀菌剂，可以有效地控制和杀死反渗透系统滋生的微生物，再通过浓水将其带出系统。但个人认为，是否可以“以其人之道还治其人之身”，利用一种特殊的微生物（量少可控不影响膜的功能）附着生长于膜上來防治其他微牛物対反渗透系统膜的污染应该会更好。当然这还需时间。但不排除这种可能性。四、化学污染化学污染是指进水中某些物质与膜面发生化学反应，从而引起沉积、沉淀以及膜表面的非常规老化，使膜表面发生污染或使膜的性能变差。常见的情况有：预处理时絮凝剂选用不当；运行时阻垢剂的选用不当；清洗时清洗药剂选用不当；预处理控制不严格，致使进水中带入对膜有危害的物质（如：余氯的超标导致膜而活性层的氧化）。化学污染处理主要从系统预处理的完善及操作人员蛀水平的提高来进行预防，污染一旦产生很难清洗或者很难使膜的性能恢复。除了上述几种常见的问题，我们也会碰到沙砾进入膜系统造成膜的划伤，这些主要是预处理的缺陷或者操作的失误造成，这些也应该引起足够的重视。总结：一项新的技术的问世，必定会出现新的问题。而解决问题是必需的。关于反渗透膜存在的问题，个人认为，基于系统的考虑，是不是应该建立新的流水线，逐步的解决反渗透的问题，加入新的过程，来减轻渗透膜的负担，例如我们可以先让原液流经较长的流水线，以使沙砾等比重较大杂物沉淀下来，上亲下浊，让原液漫过聚沉池进入电泳池，在经过电泳，离子吸附等过程，除去胶体，Ca2+等易成垢的离子，在经过杀菌聚沉除去微生物等，最后再经过反渗透膜，就可以减少对膜的伤害，解决上述的问题。但具体的实践还在摸索屮。当然生物技术也应当为此出力，没有比生物本身更了解环境，对环境更温和的。'