预处理工段日常运行注意事项讨论
问题提出:预处理工段运行过滤效果不稳定,缺乏有效的监督控制,造成反渗透系统故障的主要问题是膜元件的劣化损坏。
1. 导致预处理的过滤质量效果不稳定的主要因素有污染指数的调整控制、流量负荷的调配控制、滤料滤芯的检查与更换等。
2. 以常见的机械过滤器、活性炭过滤器、保安精密过滤器作为预处理工艺为例,机械过滤器运行中主要监督调整控制污染指数。一般建议连续投加合适的絮凝剂,多数地表水源水中的有机物腐殖质zeta电位为负数,因此机械过滤器前一般都选择使用带一定阳电荷型的有机复合型高效絮凝剂以使zeta电位调整到零左右,使危害物易于滤除。
3. 影响污染指数测定仪准确性的因素有:
3.1 使用年久失修,水流通道堵塞。判断水流通道是否正常的经验是正常测定条件下不放膜片直接出水的速度不低于100毫升/秒。
3.2 测试使用的进水压力不足30psi(0.21mpa),水流速度过缓。
3.3 使用的0.45um膜片非专用耐压达到0.5mpa的测试膜片而以医用的0.45um滤菌膜片代替,而医用膜片不耐0.3mpa以上的压力。导致过滤检测时间数据的重现稳定性差。
3.4检测时密封螺丝拧得过紧导致膜片被压实出水速度降低。以进口的millipore膜片为例,膜未堵塞前的初始滤过放满500ml水的时间在25秒左右,如果第一次检测的时间超过40秒则需要重新调整螺丝以刚好不漏水而螺丝旋进留有余地为原则。
3.5污染指数检测的常见误差一般都造成结果偏低,直接影响对系统进水水质过于乐观的判断和真实确定清洗的周期的准确性。
4. 高效絮凝剂使用过程中用量不足和过量都会对膜造成有机物的积累污染,原水中的疏水性有机碱和疏水性有机酸通过混凝沉淀过滤会有较好的去除效果,判断絮凝剂使用是否有效的经验方法除了实验室测定不同添加浓度与zeta电位的对应关系外,还可以比较机械过滤器的进出水COD值,计算COD的去除率越高则过滤效果越好。并根据COD去除率的变化曲线周期结合进出水压差变化、SDI值来合理确定机械过滤器的反洗周期。
5. 预处理过滤罐体的流量负荷调配控制往往实际运行中缺乏监督控制。进水管道上的转子流量计流量数据作为安装后初期运行调配的参考是较准确的。但后期的准确性就要打折扣了,一般根据原水泵的工频运行压力对应的工作流量曲线推算实际的流量负荷。常见的影响流量负荷分配不合理的因素有:
5.1碳滤器出水阀开得太大,往中间水箱输入的流量过大,造成预处理超负荷运行,直接降低了机滤器、碳滤器的过滤吸附质量。活性炭过滤器的滤速控制要求在10m/h以内。
5.2并联运行的罐体较多时,配水管路设置不合理造成进水管道首端的过滤罐和末端的过滤罐进水流量负荷相差悬殊,过滤负荷不均匀。
6. 有效监督并优化活性炭过滤器运行效果的方法有:
6.1定期监测出水污染指数并与机械过滤器出水的污染指数进行对比,发现增加的幅度异常时及时反洗碳滤料或更换滤料。研究表明强化机械过滤器的过滤处理有助于对大分子有机物的去除,可以防止对活性炭过渡孔和微孔较大孔径部分的堵塞。
7. 定期检测活性炭滤料的碘吸附值和进出水COD比值,判断滤料吸附的饱和性能并及时更换。活性炭吸附倾向于去除水中疏水性的有机物,较大程度的去除自来水预氯化形成的卤乙酸等挥发性卤代有机物。
8. 定期检测进、出水中的菌落总数,及时反洗除菌,保证反渗透进水环节上无微生物源引入。
9. 另外保安精密过滤器滤芯的及时更换也必须引起足够重视,很多时候容易被忽视,仅出于节约滤材费用的考虑和对换下来的滤芯表面上的“干净”而不愿意及时更换。却不知道即使是进口制造合乎规格的5um滤芯也有严格的使用寿命限制,美国膜工业协会出于保护膜系统的目的,限制每批滤芯连续使用最多不能超过30天。否则预处理系统中泄露积累的硬质小颗粒杂质和分解的滤芯材料纤维容易从失效的滤芯穿透进入膜元件,直接威胁膜表面材料的安全,对膜材料造成不可恢复的损伤。
10. 超滤
超滤是利用一种压力活性膜,在外界推动力(压力)作用下截留水中胶体、颗粒和分子量相对较高的物质,而水和小的溶质颗粒透过膜的分离过程。通过膜表面的微孔筛选可截留分子量为3×104~1×104的物质。当被处理水借助于外界压力的作用以一定的流速通过膜表面时,水分子和分子量小于300~500的溶质透过膜,可截留所有大于0.01μm的颗粒,如胶体(胶体硅)、花粉、藻类、寄生虫、细菌、病毒、病原体及有机大分子等,从而使水得到净化。
10.1超滤装置进、出水水质的要求:pH为4~10,最大浊度为50NTU,TOC<2mg/L,产水SDI<2。UF的运行一定要防止水源突然恶化,要确保UF前的处理设备起到应有的作用,防止进入不合格的水,造成UF膜严重污堵,影响出力,需要多次清洗后才能解决。
10.2 在超滤膜处理工艺中,滤膜表面存在浓差极化现象,给水杂质浓度越高,有效的透过清水通量越低,操作压力的提高将加剧浓差极化,在膜表面累积的高分子及胶体物质将形成所谓的第二动态膜,即凝胶层,严重影响水流状态,增加水分子及低分子量物质的透过阻力,致使外界增加的压力与所产生的阻力相平衡,导致透水量急剧下降,因此超滤宜在尽可能低的操作压力下工作,控制进水压力一般<0.2Mpa,不要让进水压力超过0.3 Mpa和反洗压力小于0.2Mpa。超滤原水泵、反洗水泵采用变频控制使进水压力和反洗压力缓慢上升,确保无超压造成中空纤维断裂的危险。
10.3 超滤膜的清水透过率还与进水温度有关。在给定的压力下,透过膜的清水通量随温度的增高而增高。水温升高一方面降低了料液的粘度,使水流状态得到改善;另一方面加速了分子的运动,使水分子和低分子量物质更易透过膜。根据诺瑞特超滤膜的许可温度范围,进水温度宜控制在20℃左右,温度太高,UF膜水解加速。
10.4超滤膜经过一段时间运行以后,胶体物质及大分子物质渗透压力低,滤膜表面浓差极化现象加剧,进水压力逐渐升高,产水量逐渐下降,可以通过反洗来有效地清洗膜表面,保持高流速。定时自动水反洗(常规反洗)使凝胶层在尚未达到一定的厚度时被去除,可保持滤膜较高的透过率,定期化学清洗可使滤膜受进水水质污染且反洗无法彻底恢复的性能得到完全恢复。
10.5 在超滤组件间断运行时,超滤组件停运前必须充分清洗,然后密封湿态保存,每次开机先进行反冲洗,可使透水量恢复到100%。因为凝胶层浸泡后由于自身扩散而变得疏松,传质推动力得以恢复,施以反向压力即可将其除去。为保证清洗效果应观察反洗流量的变化、定期清洗管道过滤器和检查反洗水泵入口过滤器。
10.6 做好膜及系统的停运保护:系统停机一周以下,每天开机1~2h。系统停机一周以上,则需用600ppmHCl封存。若不足一月时间系统重新开机,则需按标准程序中“反洗”步骤手动运行,时间调整为50s。若系统停机超过一个月,则每过一个月反洗后,重新进行封存。多次长时间停机封存不利于设备保养,建议设备长期运行。