要預防和控制膜污染,首先要了解各種膜過程的過濾機理。一般來說,微/超濾過程主要遵循篩分機理,反滲透過程遵循溶解-擴散機理。相應地,反滲透膜的污染一般為膜面污染,而微/超濾膜的污染一般為表面凝膠層污染和孔內吸附及孔堵塞引起的膜污染。表面污染一般為可逆膜污染,而孔內堵塞和吸附一般為不可逆膜污染。
在明確了各種膜過程的過濾機理以後,可以從以下幾個方面來預防和控制膜污染。
1 預處理工藝的選擇
預處理是指在原料液過濾前加入適當的葯劑,以改變料液或溶質的性質,或對料液進行絮凝、過濾,去除較大的懸浮粒子或膠狀物質,或調整料液的pH以去除膜污染物,從而減輕膜的負荷和污染。
在選擇預處理工藝之前,首先要明確預處理的目的。膜前進行預處理主要是為了防止或減少膜污染,將膜污染降低到最低水平。因此,可以根據不同膜過程的需求和進水要求選擇合適的預處理工藝。首先,需在實驗室確定各種膜過程中的關鍵污染物,去除或減少對膜污染起主要作用的關鍵組分。預處理的目的並不是去除所有污染物,而是去除對膜有污染或損害的關鍵污染物,因此處理要適度,過度的預處理反而會引起新的膜污染。
1.1 污水中無機結垢物質引起的膜污染的預處理工藝選擇
在雙膜系統運行過程中,結垢主要發生在反滲透膜元件上,如果超濾進水中的硬度和鹼度過高,則容易在反滲透膜段發生結垢,引起反滲透產水通量快速下降。因此,要減少反滲透膜段的結垢污染,需要對污水進行膜前預處理。防止反滲透膜結垢的預處理方式主要有以下幾種:添加阻垢劑、調酸、除硬等。
添加阻垢劑可以控制碳酸鹽垢、硫酸鹽垢以及氟化鈣垢,還可以抑制硅垢。添加的阻垢劑可分為3類:六偏磷酸鈉、有機磷酸鹽和多聚丙烯酸鹽。添加阻垢劑的優點是操作簡單,膜前無任何處理步驟,且添加劑量可精確控制;缺點是會增加濃水COD,高回收率下可能失效,阻垢劑含量高或阻垢劑種類選擇不當時仍有可能堵膜。
通過調酸,可使碳酸鈣維持溶解狀態。調酸處理的優點是操作簡單,污水pH不高時,成本低於除硬處理;缺點是調酸處理對Ca、Mg離子無去除作用,濃水側Ca、Mg離子含量仍較高,且對管路防腐要求較高。此外,僅採用加酸控制碳酸鈣結垢時,要求濃水中的 LSI 或S&DSI 指數必須為負數。
除硬處理可採用石灰-純鹼除硬或氫氧化鈉-純鹼除硬。在水中加入氫氧化鈣可去除碳酸鹽硬度,非碳酸鹽硬度可以通過加入碳酸鈉(純鹼)進一步降低。石灰除硬的優點是可同時降低硬度和鹼度,比氫氧化鈉成本低,濃水LSI降低明顯;缺點是泥渣量很大,泥渣沉降或過濾操作繁瑣。氫氧化鈉除硬的優點是泥渣量少;缺點是對鹼度去除效果不好,濃水LSI仍較高,處理成本較石灰法高。
1.2 污水中膠體引起的膜污染的預處理工藝選擇
膠體污染主要發生在超濾膜元件上,如果反滲透進水中鐵、錳、硅等含量超過一定值,則在反滲透膜元件也會形成污堵,因此,必須控制進水中的鐵、錳、硅等含量。
膠體的粒徑范圍為1 nm~1μm,在水中通常帶電。膠體粒子之間由於靜電斥力的作用,不會發生聚合,很難自然沉降。因此,必須根據膠體物質的特性,在水中加入特定化學葯劑或採用其他方法,使其沉澱下來。
超濾膜前脫除膠體的方法主要有凝聚、絮凝(包括電絮凝)、混凝或氣浮等。凝聚是在廢水中投加帶正離子的混凝葯劑,大量正離子在膠體粒子之間的存在可以消除膠體粒子之間的靜電排斥,從而使微粒聚結。常用的凝聚劑有硫酸鋁、硫酸亞鐵、明礬、氯化鐵等。絮凝是在廢水中加入高分子混凝葯劑,高分子混凝葯劑溶解後,會形成高分子聚合物,這種高聚物的結構是線型結構,線的一端拉著一個微小粒子,另一端拉著另一個微小粒子,在相距較遠兩個粒子之間起著黏結架橋的作用,使得微粒逐漸變大,最終形成大顆粒的絮凝體,加速顆粒沉降。常用的絮凝劑有聚丙烯醯胺(PAM)、聚鐵(PE)等。凝聚與絮凝結合在一起使用的過程為混凝過程。混凝對原水的懸浮物、有機物及膠體物質等雜質都有去除效果,操作簡單,處理成本低,是目前國內外應用最普遍的水處理方法。據文獻報道,一般混凝+過濾可去除60%的膠體硅,混凝+澄清過濾可去除90%的膠體硅。
1.3 污水中有機物引起的膜污染的預處理工藝選擇
在污水處理過程中,脫除和濃縮有機物是主要目標。在雙膜系統運行過程中,有機物引起的膜污染在超濾和反滲透膜段都有體現。由於煉油污水中的大分子有機物相對較多,因此超濾膜段大分子有機物引起的膜面污染可能較反滲透膜段更為嚴重。有機物容易吸附在膜面上引起膜通量急劇下降,當高分子質量的有機物為憎水性或帶正電荷時,這種吸附過程更易進行;當pH>9時,膜表面及有機物均呈負電荷,因此,高pH有利於防止有機物污染。但以乳化狀態出現的有機物會在膜表面形成有機污染薄層,引發嚴重的膜性能衰減,必須在預處理部分除去。
目前來說,膜前預處理去除有機物的方式可分為以下2大類:物理化學法和生物法。物理化學法主要包括吸附法、絮凝劑混凝沉澱法、高級氧化法;生物法主要為膜前深度生化處理,包括接觸氧化、BAF、A/O、A/O/O等。其中,吸附法常用的吸附劑為活性炭,但活性炭吸附費用較高,並且再生困難,容易產生二次污染。絮凝法可有效去除水中的懸浮性物質,防止膜發生膠體污染。高級氧化法可有效去除水中難降解有機物。生物法如接觸氧化和BAF可有效降低水中的有機物、氨氮、油,並截留大量懸浮物,BAF尤其對氨氮去除效果好。不同的預處理方法各有優勢,必須結合實際廢水水質篩選出相應的有機物去除手段。
1.4 污水中微生物引起的膜污染的預處理工藝選擇
微生物污染是指微生物在膜水界面上積累、凝結形成一層生物膜,影響膜系統性能的現象。細菌的大小一般為1~3 μm.微生物可以看成是膠體物質,可以按照膠體污染的預處理方法或在超濾膜系統得到去除。然而,微生物的繁殖能力很強,在適宜的生存條件下會迅速生長。
膜元件容易受到微生物污染的原因有3種:一是膜系統具有較大的膜表面積,增加了黏附細菌的可能性;二是膜的過濾會將細菌遷移至膜表面;三是預處理也是生物污染源,預處理投加的絮凝劑、殺菌劑或阻垢劑過量,會成為微生物的營養源,並且膜組件內部的潮濕陰暗為微生物生長提供了理想環境。若在污水進入膜系統前不對微生物加以殺滅,這些微生物將以膜為載體藉助濃水段的營養鹽而繁殖生長,嚴重威脅膜系統的長期穩定運行。因此,污水在進入膜系統前必須進行合理的殺菌處理,有效的除菌手段是保證膜系統穩定運行的關鍵因素。
殺菌按性質可分為化學殺菌和物理殺菌。化學殺菌主要採用殺菌劑,殺菌劑的作用方式可分為殺菌作用和抑菌作用。污水處理中常用的殺菌劑可分為無機殺菌劑和有機殺菌劑,也可按化學性質分為氧化性殺菌劑和非氧化性殺菌劑。無機殺菌劑以氧化型為主,如二氧化氯、液氯、臭氧等,有機殺菌劑主要是陽離子的季銨鹽類物質。
氧化性殺菌劑是強氧化劑,能夠氧化微生物體內起新陳代謝作用的酶而殺滅微生物。氧化性殺菌劑的特點是殺菌速度快、成本較低,但葯劑使用過程存在一定的安全隱患;非氧化性殺菌劑是以致毒劑作用使微生物的酶系統失去活性,破壞細胞的新陳代謝,破壞細胞壁、細胞膜或其他特殊部位,它的作用不受水中還原性物質的影響,對pH變化不敏感。非氧化性殺菌劑可以彌補氧化性殺菌劑的不足。
物理殺菌方式主要有超聲波與磁場組合殺菌、變頻電脈沖殺菌和紫外線殺菌等。超聲波與磁場組合殺菌能夠自動周期性地、有規律地產生各種頻率的強大直流脈沖電磁波,直接擊穿細菌的細胞壁而導致細菌死亡,同時污水在這種直流脈沖電場作用下,迅速發生微弱的氧化還原反應,在陽極區附近產生一定量的氧化性物質與細菌作用,破壞了細菌正常的生理功能,使細胞膜過氧化而死亡,從而達到殺菌目的。紫外線殺菌是通過紫外線照射來達到殺菌目的,紫外線對微生物的核酸可以產生光化學危害,紫外光被微生物的核酸吸收,一方面可使核酸突變,阻礙其復制、轉錄,封鎖蛋白質的合成;另一方面產生自由基,可引起光電離,從而導致細胞死亡,達到殺菌目的。紫外線殺菌的優點是不需要向水中投加化學品,設備維護要求低,僅需定期清洗或更換水銀蒸汽燈管;缺點是該法僅適用於較干凈水源。變頻電脈沖殺菌是讓細菌觸電,外加交變電場會形成跨膜電位而穿透細胞膜,導致微生物死亡。
化學殺菌劑的殺菌率大小依次主要受殺菌劑種類、殺菌劑濃度、殺菌劑作用時間的影響。聚醯胺反滲透膜表面通常顯負電性,為了保持膜通量和脫鹽率,盡量選擇和膜表面荷電性相同的殺菌劑。
2 膜材料及膜孔徑的選擇
2.1 膜材料的選擇
膜材料是膜技術的核心。污染物在膜上的吸附是由於膜、溶劑、污染物之間相互作用的結果,當然還與膜表面性質和膜孔徑等因素有關。針對污染物的性質,選擇合適的耐污染膜材料,可以有效地減少膜對污染物的吸附。
⑵ 聚丙烯醯胺,纖維球濾料,活性炭濾料的區別具體到凈水效果。
聚丙烯醯胺(PAM)是一種線型高分子聚合物,化學式為(C3H5NO)n。在常溫下為堅硬的玻璃態固體,產品有膠液、膠乳和白色粉粒、半透明珠粒和薄片等。熱穩定性良好。能以任意比例溶於水,水溶液為均勻透明的液體。長期存放後會因聚合物緩慢的降解而使溶液粘度下降,特別是在貯運條件較差時更為明顯。 [1] 聚丙烯醯胺作為潤滑劑、懸浮劑、粘土穩定劑、驅油劑、降失水劑和增稠劑,在鑽井、酸化、壓裂、堵水、固井及二次採油、三次採油中得到了廣泛應用,是一種極為重要的油田化學品。
聚丙烯醯胺(PAM)是丙烯醯胺均聚物或與其他單體共聚而得聚合物的統稱,是水溶性高分子中應用最廣泛的品種之一。由於聚丙烯醯胺結構單元中含有醯胺基、易形成氫鍵、使其具有良好的水溶性和很高的化學活性,易通過接枝或交聯得到支鏈或網狀結構的多種改性物,在石油開采、水處理、紡織、造紙、選礦、醫葯、農業等行業中具有廣泛的應用,有「百業助劑」之稱。國外主要應用領域為水處理、造紙、礦山、冶金等;國內目前用量最大的是採油領域,用量增長最快的是水處理領域和造紙領域。 [2]
⑶ 聚丙烯醯胺污染了反滲透膜該如何化學清洗
聚丙烯醯胺能溶解於水,無毒無害,用溫水多清洗幾遍是否可以,僅供參考
⑷ pam會堵塞mbr么我廠的mbr最近無法出水,取出後查看膜絲上附著極光滑的黏膜,好氧段生物泥狀
MBR膜組件的清洗方法
(一)物理清洗:
1、在線空氣清洗:
清洗設備:鼓風機
頻率:24小時連續進行
在實際運行過程中,要求出水8分鍾,停止2分鍾進行曝氣清洗。
2、在線水反洗:
清洗設備:反吸泵
頻率:工作29分鍾,反沖洗1分鍾
清洗液配方:MBR出水或自來水。
(二)化學清洗:
化學清洗包括在線化學清洗和離線化學清洗(浸沒清洗),其中在線化學清洗包括維護清洗和恢復清洗。
MBR膜系統以有機物的堵塞為主,通常使用葯液次氯酸鈉。同時,長時間的使用也會有無機物的污堵,所以要適當用酸進行清洗。由於長期運行或暫停運行的過程中,MBR膜也會受到環境中污染物的沉積、微生物的滋生及系統長時間運行的損耗物的污染,可採用次氯酸鈉或氫氧化鈉進行清洗。
⑸ 怎樣解決一級反滲透濃水的結垢問題
方法很多,要看你水質的具體情況處理,一般方法如下:
1.控制好整個系統的內PH,使容其處於酸性狀態,可以有效防止結垢,特別是碳酸鈣,硫酸鎂...但是這種方法的缺點是會產生二氧化碳,這在系統中試無法去除的,會腐蝕影響設備。如果控制PH處在8.2左右,可使其轉化為碳酸,然後除去,但是要注意沉澱,其平衡你自己要控制好。
2.加除垢劑。除垢劑的作用是在晶體,膠體的表面形成膜,使其不能結合,只是延緩,當離子濃度達到一定程度的時候也會結垢,發生沉澱,所以要控制好氣回收率。結垢劑加少了,起不到作用,加多了其本身也會形成沉澱,所以要控制好量,同時謹慎選擇,不同的結垢劑針對的沉澱不一樣,選擇要有針對性性。
3.加絮凝劑。PAC PAM都是很好的選擇,我平時都是交叉使用的,但是要根據反應方程式計算好量,萬不可多加,因為其本身也是污染。形成的沉澱過濾除去。
一般的 這三種方法是混合使用的。
下午好,來可以。RO膜看孔徑自大小和壓力,它可以物理截流分子直徑很大的陽離子重金屬鹽比如銅、鉻、鎘和汞等等,一般用來出去離子水用,當然前置配合專門吸附的樹脂床就更好了,要不然單靠RO膜過濾壓力非常大容易堵不說動不動就得開下反沖,請參考(前置沒有樹脂床的話,用非離子PAM預先絮凝也是廉價除重金屬的不錯選擇之一)。
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mbr膜出現這種情況一般都是可以通過清洗解決的。
mbr膜清洗步驟與流程
在線清洗步驟:
維護性清洗定期清除膜面的污染物,抑制污染層的增厚及跨膜壓差的上升,以達到穩定運行的目的。維護性清洗時,停止曝氣。
2.維護性清洗的頻率通常為1次/1周,採用有效氯濃度為300mg/L~500mg/L的NaClO,從產水側定量注入膜組件內,葯劑注入時間為30min,葯劑注入完成後靜置浸泡30min。單位膜面積葯劑量為2~2.5L/m2,總的葯劑配製量要計算輸送管道容量。
離線清洗步驟:
1.當前兩種清洗方式不能恢復膜性能時,要進行離線清洗,把膜組件吊出浸沒在專用清洗池內,清除污染物,使膜性能恢復到接近初期值的狀態。浸泡清洗一般都能夠顯著恢復膜性能。
2.離線清洗時,將整體膜組件或單個膜片浸入鹼性清洗葯劑(效氯濃度2000-3,000mg/L、pH10~11的NaClO溶液)或酸性清洗葯劑(1-2%草酸或檸檬酸、0.1~0.5%硫酸或鹽酸)中。浸泡時間NaClO為6~24h小時,酸為2h。
3.膜組件在浸入清洗水池之前,要用水將膜表面附著的污泥清洗掉,可以減少清洗葯劑的使用量,提高清洗的效果。浸泡清洗時可以間斷曝氣,使葯劑充分混勻,維持膜表面的葯劑濃度,必要時,間斷加入NaClO等葯劑維持清洗液的濃度。
離線清洗操作流程:
1.停運抽吸泵和鼓風機;
2.關閉出水閥,拆開 MBR 膜組件上的集水管和外曝氣管的活接或法蘭介面;拿出 MBR 膜組件;
3.將 FR-MBR 膜表面的污泥用自來水沖洗干凈(切勿用高壓水槍直沖以免沖擊過大導致膜絲破損);
4.結合污水性質,判斷膜組件的污染類型(膜表面用手觸摸,一般摸起來黏糊糊的為有機物污染,摸起來膜絲發硬、粗糙感比較嚴重的為無機物污染);
5.根據膜組件數量估算化學清洗葯液葯量,並且根據污染類型,按下面《離線化學清洗配方表》配置
化學清洗液體;
6.將 MBR 膜組件放(吊)進已配置好清洗液的化學清洗池內;浸泡 6-12 小時(浸泡期間建議定期攪動葯液並且通過 PH 試紙觀測是否需適量補充葯劑以保證葯液濃度;如底部有曝氣管,可定時打開化學清洗池的池底的曝氣閥,進行曝氣攪動);
7.浸泡完成後,將 MBR 膜組件用清水沖洗至 PH 為中性,然後吊回至 MBR 膜生物反應池內,並將 MBR 膜組件上的集水管、內曝氣總管和外曝氣管的活接或法蘭介面接好;
8.開啟風機,並且調大風量,吹掃膜組件5-10分鍾;
9.將風量調節至正常狀態,開啟抽吸泵,切換至正常的自動運行模式。
在線清洗操作流程:
1.按以上配方計算配置葯液量,並在加葯箱完成葯液配製,同時攪拌均勻。
2.MBR系統停止進水,適當降低膜池液位後,MBR產水泵及產水閥門關閉,風機關閉。
3.打開加葯閥、反洗閥,開啟加葯泵、反洗泵持續葯洗3-10分鍾(根據實際設計時間定)。
4.浸泡20-30分鍾,然後開啟風機,並且調大風量,吹掃膜組件5-10分鍾。
5.將風量調節至正常狀態,切換至正常的自動運行模式。