要预防和控制膜污染,首先要了解各种膜过程的过滤机理。一般来说,微/超滤过程主要遵循筛分机理,反渗透过程遵循溶解-扩散机理。相应地,反渗透膜的污染一般为膜面污染,而微/超滤膜的污染一般为表面凝胶层污染和孔内吸附及孔堵塞引起的膜污染。表面污染一般为可逆膜污染,而孔内堵塞和吸附一般为不可逆膜污染。
在明确了各种膜过程的过滤机理以后,可以从以下几个方面来预防和控制膜污染。
1 预处理工艺的选择
预处理是指在原料液过滤前加入适当的药剂,以改变料液或溶质的性质,或对料液进行絮凝、过滤,去除较大的悬浮粒子或胶状物质,或调整料液的pH以去除膜污染物,从而减轻膜的负荷和污染。
在选择预处理工艺之前,首先要明确预处理的目的。膜前进行预处理主要是为了防止或减少膜污染,将膜污染降低到最低水平。因此,可以根据不同膜过程的需求和进水要求选择合适的预处理工艺。首先,需在实验室确定各种膜过程中的关键污染物,去除或减少对膜污染起主要作用的关键组分。预处理的目的并不是去除所有污染物,而是去除对膜有污染或损害的关键污染物,因此处理要适度,过度的预处理反而会引起新的膜污染。
1.1 污水中无机结垢物质引起的膜污染的预处理工艺选择
在双膜系统运行过程中,结垢主要发生在反渗透膜元件上,如果超滤进水中的硬度和碱度过高,则容易在反渗透膜段发生结垢,引起反渗透产水通量快速下降。因此,要减少反渗透膜段的结垢污染,需要对污水进行膜前预处理。防止反渗透膜结垢的预处理方式主要有以下几种:添加阻垢剂、调酸、除硬等。
添加阻垢剂可以控制碳酸盐垢、硫酸盐垢以及氟化钙垢,还可以抑制硅垢。添加的阻垢剂可分为3类:六偏磷酸钠、有机磷酸盐和多聚丙烯酸盐。添加阻垢剂的优点是操作简单,膜前无任何处理步骤,且添加剂量可精确控制;缺点是会增加浓水COD,高回收率下可能失效,阻垢剂含量高或阻垢剂种类选择不当时仍有可能堵膜。
通过调酸,可使碳酸钙维持溶解状态。调酸处理的优点是操作简单,污水pH不高时,成本低于除硬处理;缺点是调酸处理对Ca、Mg离子无去除作用,浓水侧Ca、Mg离子含量仍较高,且对管路防腐要求较高。此外,仅采用加酸控制碳酸钙结垢时,要求浓水中的 LSI 或S&DSI 指数必须为负数。
除硬处理可采用石灰-纯碱除硬或氢氧化钠-纯碱除硬。在水中加入氢氧化钙可去除碳酸盐硬度,非碳酸盐硬度可以通过加入碳酸钠(纯碱)进一步降低。石灰除硬的优点是可同时降低硬度和碱度,比氢氧化钠成本低,浓水LSI降低明显;缺点是泥渣量很大,泥渣沉降或过滤操作繁琐。氢氧化钠除硬的优点是泥渣量少;缺点是对碱度去除效果不好,浓水LSI仍较高,处理成本较石灰法高。
1.2 污水中胶体引起的膜污染的预处理工艺选择
胶体污染主要发生在超滤膜元件上,如果反渗透进水中铁、锰、硅等含量超过一定值,则在反渗透膜元件也会形成污堵,因此,必须控制进水中的铁、锰、硅等含量。
胶体的粒径范围为1 nm~1μm,在水中通常带电。胶体粒子之间由于静电斥力的作用,不会发生聚合,很难自然沉降。因此,必须根据胶体物质的特性,在水中加入特定化学药剂或采用其他方法,使其沉淀下来。
超滤膜前脱除胶体的方法主要有凝聚、絮凝(包括电絮凝)、混凝或气浮等。凝聚是在废水中投加带正离子的混凝药剂,大量正离子在胶体粒子之间的存在可以消除胶体粒子之间的静电排斥,从而使微粒聚结。常用的凝聚剂有硫酸铝、硫酸亚铁、明矾、氯化铁等。絮凝是在废水中加入高分子混凝药剂,高分子混凝药剂溶解后,会形成高分子聚合物,这种高聚物的结构是线型结构,线的一端拉着一个微小粒子,另一端拉着另一个微小粒子,在相距较远两个粒子之间起着黏结架桥的作用,使得微粒逐渐变大,最终形成大颗粒的絮凝体,加速颗粒沉降。常用的絮凝剂有聚丙烯酰胺(PAM)、聚铁(PE)等。凝聚与絮凝结合在一起使用的过程为混凝过程。混凝对原水的悬浮物、有机物及胶体物质等杂质都有去除效果,操作简单,处理成本低,是目前国内外应用最普遍的水处理方法。据文献报道,一般混凝+过滤可去除60%的胶体硅,混凝+澄清过滤可去除90%的胶体硅。
1.3 污水中有机物引起的膜污染的预处理工艺选择
在污水处理过程中,脱除和浓缩有机物是主要目标。在双膜系统运行过程中,有机物引起的膜污染在超滤和反渗透膜段都有体现。由于炼油污水中的大分子有机物相对较多,因此超滤膜段大分子有机物引起的膜面污染可能较反渗透膜段更为严重。有机物容易吸附在膜面上引起膜通量急剧下降,当高分子质量的有机物为憎水性或带正电荷时,这种吸附过程更易进行;当pH>9时,膜表面及有机物均呈负电荷,因此,高pH有利于防止有机物污染。但以乳化状态出现的有机物会在膜表面形成有机污染薄层,引发严重的膜性能衰减,必须在预处理部分除去。
目前来说,膜前预处理去除有机物的方式可分为以下2大类:物理化学法和生物法。物理化学法主要包括吸附法、絮凝剂混凝沉淀法、高级氧化法;生物法主要为膜前深度生化处理,包括接触氧化、BAF、A/O、A/O/O等。其中,吸附法常用的吸附剂为活性炭,但活性炭吸附费用较高,并且再生困难,容易产生二次污染。絮凝法可有效去除水中的悬浮性物质,防止膜发生胶体污染。高级氧化法可有效去除水中难降解有机物。生物法如接触氧化和BAF可有效降低水中的有机物、氨氮、油,并截留大量悬浮物,BAF尤其对氨氮去除效果好。不同的预处理方法各有优势,必须结合实际废水水质筛选出相应的有机物去除手段。
1.4 污水中微生物引起的膜污染的预处理工艺选择
微生物污染是指微生物在膜水界面上积累、凝结形成一层生物膜,影响膜系统性能的现象。细菌的大小一般为1~3 μm.微生物可以看成是胶体物质,可以按照胶体污染的预处理方法或在超滤膜系统得到去除。然而,微生物的繁殖能力很强,在适宜的生存条件下会迅速生长。
膜元件容易受到微生物污染的原因有3种:一是膜系统具有较大的膜表面积,增加了黏附细菌的可能性;二是膜的过滤会将细菌迁移至膜表面;三是预处理也是生物污染源,预处理投加的絮凝剂、杀菌剂或阻垢剂过量,会成为微生物的营养源,并且膜组件内部的潮湿阴暗为微生物生长提供了理想环境。若在污水进入膜系统前不对微生物加以杀灭,这些微生物将以膜为载体借助浓水段的营养盐而繁殖生长,严重威胁膜系统的长期稳定运行。因此,污水在进入膜系统前必须进行合理的杀菌处理,有效的除菌手段是保证膜系统稳定运行的关键因素。
杀菌按性质可分为化学杀菌和物理杀菌。化学杀菌主要采用杀菌剂,杀菌剂的作用方式可分为杀菌作用和抑菌作用。污水处理中常用的杀菌剂可分为无机杀菌剂和有机杀菌剂,也可按化学性质分为氧化性杀菌剂和非氧化性杀菌剂。无机杀菌剂以氧化型为主,如二氧化氯、液氯、臭氧等,有机杀菌剂主要是阳离子的季铵盐类物质。
氧化性杀菌剂是强氧化剂,能够氧化微生物体内起新陈代谢作用的酶而杀灭微生物。氧化性杀菌剂的特点是杀菌速度快、成本较低,但药剂使用过程存在一定的安全隐患;非氧化性杀菌剂是以致毒剂作用使微生物的酶系统失去活性,破坏细胞的新陈代谢,破坏细胞壁、细胞膜或其他特殊部位,它的作用不受水中还原性物质的影响,对pH变化不敏感。非氧化性杀菌剂可以弥补氧化性杀菌剂的不足。
物理杀菌方式主要有超声波与磁场组合杀菌、变频电脉冲杀菌和紫外线杀菌等。超声波与磁场组合杀菌能够自动周期性地、有规律地产生各种频率的强大直流脉冲电磁波,直接击穿细菌的细胞壁而导致细菌死亡,同时污水在这种直流脉冲电场作用下,迅速发生微弱的氧化还原反应,在阳极区附近产生一定量的氧化性物质与细菌作用,破坏了细菌正常的生理功能,使细胞膜过氧化而死亡,从而达到杀菌目的。紫外线杀菌是通过紫外线照射来达到杀菌目的,紫外线对微生物的核酸可以产生光化学危害,紫外光被微生物的核酸吸收,一方面可使核酸突变,阻碍其复制、转录,封锁蛋白质的合成;另一方面产生自由基,可引起光电离,从而导致细胞死亡,达到杀菌目的。紫外线杀菌的优点是不需要向水中投加化学品,设备维护要求低,仅需定期清洗或更换水银蒸汽灯管;缺点是该法仅适用于较干净水源。变频电脉冲杀菌是让细菌触电,外加交变电场会形成跨膜电位而穿透细胞膜,导致微生物死亡。
化学杀菌剂的杀菌率大小依次主要受杀菌剂种类、杀菌剂浓度、杀菌剂作用时间的影响。聚酰胺反渗透膜表面通常显负电性,为了保持膜通量和脱盐率,尽量选择和膜表面荷电性相同的杀菌剂。
2 膜材料及膜孔径的选择
2.1 膜材料的选择
膜材料是膜技术的核心。污染物在膜上的吸附是由于膜、溶剂、污染物之间相互作用的结果,当然还与膜表面性质和膜孔径等因素有关。针对污染物的性质,选择合适的耐污染膜材料,可以有效地减少膜对污染物的吸附。
⑵ 聚丙烯酰胺,纤维球滤料,活性炭滤料的区别具体到净水效果。
聚丙烯酰胺(PAM)是一种线型高分子聚合物,化学式为(C3H5NO)n。在常温下为坚硬的玻璃态固体,产品有胶液、胶乳和白色粉粒、半透明珠粒和薄片等。热稳定性良好。能以任意比例溶于水,水溶液为均匀透明的液体。长期存放后会因聚合物缓慢的降解而使溶液粘度下降,特别是在贮运条件较差时更为明显。 [1] 聚丙烯酰胺作为润滑剂、悬浮剂、粘土稳定剂、驱油剂、降失水剂和增稠剂,在钻井、酸化、压裂、堵水、固井及二次采油、三次采油中得到了广泛应用,是一种极为重要的油田化学品。
聚丙烯酰胺(PAM)是丙烯酰胺均聚物或与其他单体共聚而得聚合物的统称,是水溶性高分子中应用最广泛的品种之一。由于聚丙烯酰胺结构单元中含有酰胺基、易形成氢键、使其具有良好的水溶性和很高的化学活性,易通过接枝或交联得到支链或网状结构的多种改性物,在石油开采、水处理、纺织、造纸、选矿、医药、农业等行业中具有广泛的应用,有“百业助剂”之称。国外主要应用领域为水处理、造纸、矿山、冶金等;国内目前用量最大的是采油领域,用量增长最快的是水处理领域和造纸领域。 [2]
⑶ 聚丙烯酰胺污染了反渗透膜该如何化学清洗
聚丙烯酰胺能溶解于水,无毒无害,用温水多清洗几遍是否可以,仅供参考
⑷ pam会堵塞mbr么我厂的mbr最近无法出水,取出后查看膜丝上附着极光滑的黏膜,好氧段生物泥状
MBR膜组件的清洗方法
(一)物理清洗:
1、在线空气清洗:
清洗设备:鼓风机
频率:24小时连续进行
在实际运行过程中,要求出水8分钟,停止2分钟进行曝气清洗。
2、在线水反洗:
清洗设备:反吸泵
频率:工作29分钟,反冲洗1分钟
清洗液配方:MBR出水或自来水。
(二)化学清洗:
化学清洗包括在线化学清洗和离线化学清洗(浸没清洗),其中在线化学清洗包括维护清洗和恢复清洗。
MBR膜系统以有机物的堵塞为主,通常使用药液次氯酸钠。同时,长时间的使用也会有无机物的污堵,所以要适当用酸进行清洗。由于长期运行或暂停运行的过程中,MBR膜也会受到环境中污染物的沉积、微生物的滋生及系统长时间运行的损耗物的污染,可采用次氯酸钠或氢氧化钠进行清洗。
⑸ 怎样解决一级反渗透浓水的结垢问题
方法很多,要看你水质的具体情况处理,一般方法如下:
1.控制好整个系统的内PH,使容其处于酸性状态,可以有效防止结垢,特别是碳酸钙,硫酸镁...但是这种方法的缺点是会产生二氧化碳,这在系统中试无法去除的,会腐蚀影响设备。如果控制PH处在8.2左右,可使其转化为碳酸,然后除去,但是要注意沉淀,其平衡你自己要控制好。
2.加除垢剂。除垢剂的作用是在晶体,胶体的表面形成膜,使其不能结合,只是延缓,当离子浓度达到一定程度的时候也会结垢,发生沉淀,所以要控制好气回收率。结垢剂加少了,起不到作用,加多了其本身也会形成沉淀,所以要控制好量,同时谨慎选择,不同的结垢剂针对的沉淀不一样,选择要有针对性性。
3.加絮凝剂。PAC PAM都是很好的选择,我平时都是交叉使用的,但是要根据反应方程式计算好量,万不可多加,因为其本身也是污染。形成的沉淀过滤除去。
一般的 这三种方法是混合使用的。
下午好,来可以。RO膜看孔径自大小和压力,它可以物理截流分子直径很大的阳离子重金属盐比如铜、铬、镉和汞等等,一般用来出去离子水用,当然前置配合专门吸附的树脂床就更好了,要不然单靠RO膜过滤压力非常大容易堵不说动不动就得开下反冲,请参考(前置没有树脂床的话,用非离子PAM预先絮凝也是廉价除重金属的不错选择之一)。
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mbr膜出现这种情况一般都是可以通过清洗解决的。
mbr膜清洗步骤与流程
在线清洗步骤:
维护性清洗定期清除膜面的污染物,抑制污染层的增厚及跨膜压差的上升,以达到稳定运行的目的。维护性清洗时,停止曝气。
2.维护性清洗的频率通常为1次/1周,采用有效氯浓度为300mg/L~500mg/L的NaClO,从产水侧定量注入膜组件内,药剂注入时间为30min,药剂注入完成后静置浸泡30min。单位膜面积药剂量为2~2.5L/m2,总的药剂配制量要计算输送管道容量。
离线清洗步骤:
1.当前两种清洗方式不能恢复膜性能时,要进行离线清洗,把膜组件吊出浸没在专用清洗池内,清除污染物,使膜性能恢复到接近初期值的状态。浸泡清洗一般都能够显著恢复膜性能。
2.离线清洗时,将整体膜组件或单个膜片浸入碱性清洗药剂(效氯浓度2000-3,000mg/L、pH10~11的NaClO溶液)或酸性清洗药剂(1-2%草酸或柠檬酸、0.1~0.5%硫酸或盐酸)中。浸泡时间NaClO为6~24h小时,酸为2h。
3.膜组件在浸入清洗水池之前,要用水将膜表面附着的污泥清洗掉,可以减少清洗药剂的使用量,提高清洗的效果。浸泡清洗时可以间断曝气,使药剂充分混匀,维持膜表面的药剂浓度,必要时,间断加入NaClO等药剂维持清洗液的浓度。
离线清洗操作流程:
1.停运抽吸泵和鼓风机;
2.关闭出水阀,拆开 MBR 膜组件上的集水管和外曝气管的活接或法兰接口;拿出 MBR 膜组件;
3.将 FR-MBR 膜表面的污泥用自来水冲洗干净(切勿用高压水枪直冲以免冲击过大导致膜丝破损);
4.结合污水性质,判断膜组件的污染类型(膜表面用手触摸,一般摸起来黏糊糊的为有机物污染,摸起来膜丝发硬、粗糙感比较严重的为无机物污染);
5.根据膜组件数量估算化学清洗药液药量,并且根据污染类型,按下面《离线化学清洗配方表》配置
化学清洗液体;
6.将 MBR 膜组件放(吊)进已配置好清洗液的化学清洗池内;浸泡 6-12 小时(浸泡期间建议定期搅动药液并且通过 PH 试纸观测是否需适量补充药剂以保证药液浓度;如底部有曝气管,可定时打开化学清洗池的池底的曝气阀,进行曝气搅动);
7.浸泡完成后,将 MBR 膜组件用清水冲洗至 PH 为中性,然后吊回至 MBR 膜生物反应池内,并将 MBR 膜组件上的集水管、内曝气总管和外曝气管的活接或法兰接口接好;
8.开启风机,并且调大风量,吹扫膜组件5-10分钟;
9.将风量调节至正常状态,开启抽吸泵,切换至正常的自动运行模式。
在线清洗操作流程:
1.按以上配方计算配置药液量,并在加药箱完成药液配制,同时搅拌均匀。
2.MBR系统停止进水,适当降低膜池液位后,MBR产水泵及产水阀门关闭,风机关闭。
3.打开加药阀、反洗阀,开启加药泵、反洗泵持续药洗3-10分钟(根据实际设计时间定)。
4.浸泡20-30分钟,然后开启风机,并且调大风量,吹扫膜组件5-10分钟。
5.将风量调节至正常状态,切换至正常的自动运行模式。