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抗污染膜结合非氧化性杀菌剂消除生物污堵
发布时间:2011/3/31  阅读次数:2625  字体大小: 【】 【】【
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然而在Huntington Beach 发电站,Southern California Edison 为了减少反渗透系统的清洗频率用DBNPA 做了测试,得到了十分令人振奋的实验数据,反渗透系统的清洗周期明显延长[5]。
陶氏化学和Filmtec 公司已经在各种不同类型的反渗透系统中检验了DBNPA 的功效和适用性。实验发现,在反渗透系统运行过程中,无论DBNPA 采用连续低剂量投放模式、间歇性投放模式还是离线的CIP 模式,均可以达到满意的效果,最常用的模式是间歇性投放模式。
在很多文献中都有提及这些令人振奋的数据以及案例,包括巴西Aracruz 纸浆厂的实例[6]。
最近,陶氏推出了针对反渗透系统的新的 DBNPA 系列生物杀菌剂产品,品名为AQUCAR™ RO-20 [7]。AQUCAR™ RO-20 水处理生物杀菌剂是复配20%(重量比)的DBNPA溶液。2005 年5 月,AQUCAR™ RO-20 得到了NSF/ANSI 60 标准的国际认证,可广泛用于市政反渗透水处理系统的在线杀菌处理。
4 案例:莱比锡InfraZeitz
使用抗污染膜元件和使用DBNPA都是降低高细菌活性水源的反渗透系统出现生物污染的有效途径。这使我们有理由相信结合这两种技术的对生物污染会更有效。以下德国InfraZeitz 反渗透系统的案例将会提供关于这方面的详细信息。
在Leipzig 以南40 公里的Zeitz 的原氢化厂位置,建了一个新的工业园区。为了吸引更多的工厂投资,Radici 在2001 年建造了一个综合的聚酰胺工厂。当地的'Infrazeitz'公司提供了包括供水设备、供气设备和废物处理在内的一套高质量的基础设备。其中水处理系统采用了反渗透加离子交换树脂的工艺,其源水来自附近的一条小河‘Weisse Elster’。在Leipzig 工业区,采用河水做源水的反渗透系统都遭遇到了生物污染。因此VA TECH [8]决定在他们新的200m3/h 的水处理系统中采用新的组合方式:用间歇性投放的生物杀菌剂和抗污染膜元件代替氯化处理。
4.1 原水选择及预处理 Raw Water Supply and Pretreatment
该系统源水是来自Weisse Elster 河的地表水。Weisse Elster 河的水质和流速变化非常大(见表3)。
有机物和细菌的含量较多会使反渗透系统存在很高的被生物污染的危险。而相对较低的SUVA(单位紫外吸收)值则说明有相当数量的小分子量有机物存在并且具有很强的生物降解能力。[9]
在现有的给水装置中,采用了筛滤装置去除较大的颗粒杂质,并且在原水泵出口管道中加入铁含量为5mg/l 的三氯化铁。在絮凝池进口处加入了0.25mg/L 的阴离子聚电解质。絮状物从斜管滤池和开放式沙滤器中被分离出去,其中沙滤器的尺寸为床高1100mm,沙子的粒度1.0mm —1.6mm。沙滤器出水指标为固体悬浮物小于10mg/l。
处理的水进入水箱,由水泵加压后经换热器加热到不低于14oC,再加入铁含量为2mg/l的三氯化铁进入封闭式沙滤器。封闭式沙滤之后,是可逆洗的5μm 和3μm 的过滤滤芯。在高压泵入口处还要加入2mg/L AktipHos 640 阻垢剂。

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4.2 反渗透系统
本案例的反渗透系统分三组,每一组产水量66.7m3/h,回收率80%。每组反渗透分三段,分别有10、5 和3 个压力容器,每个压力容器有五支膜元件,总共用了270 支FILMTECBW30-365FR 膜元件,平均产水通量为22l/m2。压力容器和管道均采用不锈钢材料,每一支压力容器均可以独立取样和探测。每段前后均安装了压力表。
反渗透产水进入产水箱,部分产水(50m3/h)将会再进入阳床、脱气塔、阴床和混床进行深度处理。离子交换系统采用的是DOWEX*mARATHON*系列离子交换树脂。
4.3 反渗透系统的运行
该系统的第一期建于2001 年5 月,第二期建于6 月,最后一期建于2002 年6 月。由于用水量不大,其中一台机组需要停机。停机之后,分别用源水和产品水对膜进行低压冲洗。
停机期间,每15h 用产品水对膜元件进行一次冲洗。运行期间,每两小时打开浓水阀门对膜进行10 分钟的清洗。
运行期间,每个星期加一次20mg/l 的DBNPA,持续时间1h。投加DBNPA 后浓水中的微生物含量近乎于零,而在投加DBNPA 之前通常测出的微生物含量为100000 个/ml。
反渗透膜元件的清洗程序分三步:第一步用碱和表面活性剂以及酶在pH11.5 下作为清洗液,第二步是pH1.8 的有机和无机酸混合液,最后一步是pH11-12 的碱液清洗。每段分别清洗,以每个压力容器10m3/h 的流量用40 ℃的新鲜清洗液清洗45min。如果将酶化的碱溶液置于系统中浸泡整夜,清洗效果会更好。
4.4 标准化反渗透性能参数
反渗透系统是设计用来在一定的操作条件如原水水质和温度下达到确定的系统性能。系统的设计初始性能是按新膜元件的平均性能参数来预算的。但实际上,原水的水质和温度是不断变化的,因此产水量和回收率并不总是保持与设计值相同。进水压力在8~13 bar 之间波动,产水电导则介于7 到20μS/cm 之间,这些变化使得我们很难判断系统是否符合设计要求。标准化软件FTNORM ⑽正是基于ASTM 标准D4516 来反映真实的系统运行状况,在任何时间都能将系统运行参数换算到设计条件下。
图1 显示的是两年中各组反渗透系统的标准化产水流量数据。每组的初始性能均满足66.7m3/h 的设计要求。观察到的污堵速率是2002 年3 月前的2-3 个月产水量损失10%,6个月后又损失了10%。当标准化产水量下降10%时须对系统进行清洗。截至2003 年2 月,1 号反渗透系统在21 个月内清洗了3 次,2 号系统18 个月内清洗了2 次,3 号系统运行了5个月,至今仍无需清洗。到2003 年2 月,所有系统仍保持着接近初始状态的性能,也就是说,所有的膜元件仍像新的膜元件一样工作着。
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图2 显示的是该时间段内系统脱盐率的数据。在单支新膜元件平均脱盐率99.5%的基础上,系统在设计条件下计算预测脱盐率为98.6%。在解决了最初的密封圈泄漏的问题后,直到2001 年12 月1 组和2 组反渗透系统的脱盐率一直保持与设计值相符合的水平。之后脱盐率一度降至97%,清洗后又恢复至正常。之后数月中,两套系统的脱盐率一直稳定在99%直到2003 年2 月份开始又恢复到设计值。有意思的是1、2 号系统的运行性能波动几乎完全一致。除了碰到密封圈泄漏带来的少许脱盐率下降外,3 号系统也基本与前两套系统的情况一样。
据观察,一年中脱盐率通常在冬天的时候有些下降。部分原因来自膜的污染,但看来原水水质的变化也是个不可忽略的原因。2002 年初系统投运初期出现的脱盐率下降情况是由于河水泛滥带来的原水电导低造成的。
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系统的压降,如进水压力和浓水压力之差,是衡量进水流道是否被污染以及污染程度的重要指标。生物污染是造成压降升高,尤其在第一段压降升高的首要原因。该系统的压降数据如图3 所示。每组压降在1.5-2.5 bar 之间(2 bar 左右)。这个数值是包括了所有三段15支膜元件的总压降,比新系统的设计压降还要低,这说明整个系统不存在生物污染的问题。
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