膜法水處理-預(yù)處理篇
預(yù)處理的作用及目標(biāo)
1.預(yù)處理系統(tǒng)的重要性
反滲透系統(tǒng)包括原水的預(yù)處理、反滲透裝置、后處理三部分。RO系統(tǒng)對(duì)原水的預(yù)處理有它特定的要求。由于原水的種類繁多，其成分也非常復(fù)雜，針對(duì)原水水質(zhì)情況及RO系統(tǒng)回收率等主要工藝設(shè)計(jì)參數(shù)的要求，選擇合適的預(yù)處理工藝系統(tǒng)，減少對(duì)RO膜的污堵、結(jié)垢，防止RO膜脫鹽率、產(chǎn)水率的降低，尤其是針對(duì)目前水源日趨匱乏、水質(zhì)日趨惡化，選擇一個(gè)正確的預(yù)處理系統(tǒng)，將直接影響整個(gè)水處理系統(tǒng)的功能。眾所周知，RO系統(tǒng)運(yùn)行失敗，多數(shù)情況是由于預(yù)處理系統(tǒng)功能不完善造成的。為了確保反滲透過程的正常進(jìn)行，必須對(duì)原水進(jìn)行嚴(yán)格的預(yù)處理。
2.反滲透系統(tǒng)的水源
反滲透原水的種類很多，有各種天然水、市政水和工業(yè)廢水等。天然水包括地表水和地下水兩種。地表水的范圍很廣，包括江河、湖泊、水庫、海洋等。地下水則存在于土壤和巖石內(nèi)，由雨水和地表水經(jīng)過地層的滲流而形成。市政二級(jí)污水、電廠冷卻排污水等工業(yè)水源將成新的途徑。水源的選擇將直接影響到水處理工藝的確定和水處理成本。
3.預(yù)處理的目的
使反滲透膜性能降低的主要因素有：
（1）膜發(fā)生化學(xué)降解，如芳香族聚酰胺受氯等氧化劑及強(qiáng)酸強(qiáng)堿的破壞；
（2）膜表面難溶鹽結(jié)垢；
（3）膜受進(jìn)水懸浮物、膠體污堵；
（4）膜受微生物、菌藻等黏附、侵蝕后造成污堵與膜降解；
（5）大分子有機(jī)物對(duì)膜污堵以及小分子有機(jī)物被膜吸附。
反滲透效率與壽命與原水預(yù)處理效果密切相關(guān)，預(yù)處理的目的就是要把進(jìn)水對(duì)膜的污染、結(jié)垢、損傷等降到最低，從而使系統(tǒng)產(chǎn)水量、脫鹽率、回收率及運(yùn)行成本最優(yōu)化。因此，良好的預(yù)處理對(duì)RO裝置長(zhǎng)期安全運(yùn)行是十分重要的。其目的細(xì)分為：
（1）除去懸浮固體，降低濁度；
（2）控制微生物的生長(zhǎng)；
（3）抑制與控制微溶鹽的沉積；
（4）進(jìn)水溫度和pH的調(diào)整；
（5）有機(jī)物的去除；
（6）金屬氧化物和硅的沉淀控制。
4.預(yù)處理的目標(biāo)
為了保證反滲透系統(tǒng)的水回收率、透過水質(zhì)量、透過水流量的穩(wěn)定、運(yùn)行費(fèi)用的最低化、膜使用壽命的最佳化等，必須進(jìn)行完善的預(yù)處理。具體的目標(biāo)為：
（1）防止膜表面發(fā)生污染，即必須盡量去除懸浮固體、微生物、膠體物質(zhì)及有機(jī)物，從而防止這些物質(zhì)在膜表面沉積或污堵在膜元件水流通道；
（2）防止膜表面發(fā)生結(jié)垢，即必須盡量抑制難溶鹽如CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4、CaF2以及鐵、錳、鋁、硅化合物等在膜表面的沉積；
（3）防止膜承受物理和化學(xué)損傷，即必須盡量避免高溫、極端的酸性水或堿性水、氧化劑等對(duì)膜的影響。
5.反滲透系統(tǒng)進(jìn)水指標(biāo)
原水水質(zhì)指標(biāo)的全分析，對(duì)于反滲透系統(tǒng)工程是最基礎(chǔ)也是最重要的工作，也是確定預(yù)處理工藝流程最重要的化學(xué)指標(biāo)根據(jù)。
（1）SDI
反滲透預(yù)處理中采用污泥密度指數(shù)（SDI），有時(shí)也稱為污染指數(shù)（FI）來判斷進(jìn)水中膠體和顆粒物質(zhì)的污染程度。這個(gè)方法比濁度測(cè)定更能反映水質(zhì)情況，它已經(jīng)被反滲透行業(yè)普遍接收和認(rèn)可，是反滲透預(yù)處理系統(tǒng)中必須檢測(cè)的重要指標(biāo)。在RO系統(tǒng)日常運(yùn)行中，建議每天測(cè)定3次結(jié)果供分析。東麗的設(shè)計(jì)導(dǎo)則要求進(jìn)水的SDI≤5。而一般干凈的井水的SDI<1，則不必進(jìn)行去除膠體的預(yù)處理。
SDI是在2.1Kg/c㎡（30psi）的給水壓力下，單位時(shí)間與單位面積內(nèi)0.45μm特定濾膜被污堵的百分率。測(cè)試方法如下：
(a)將SDI測(cè)試裝置如右圖組裝；
(b)將SDI測(cè)試裝置與測(cè)試點(diǎn)連接（測(cè)試點(diǎn)通常選在壓力穩(wěn)定的RO低壓進(jìn)水口前）；
(c)將微濾膜片裝入測(cè)試過濾器并將給水的壓力穩(wěn)定在2.1Kg/cm2(30psi)之內(nèi)，注意：將膜片正向平展置于測(cè)試儀內(nèi)，用少量?jī)羲畬⒛て耆珴袢冢蝗菰S有氣泡存在于膜片與測(cè)試儀之間，以免影向測(cè)試效果。
(d)在過濾器下放置一只500ml量筒，準(zhǔn)備收集過濾水；
(e)開閥門，測(cè)定收集500ml水樣所需時(shí)間Ti，并使水繼續(xù)流；
(f)15分鐘后，再測(cè)定收集500ml水樣所需時(shí)間Tf；如果收集100ml水樣的時(shí)間超60秒，則表明膜面被污堵，無需再繼續(xù)進(jìn)行測(cè)試；
(g)關(guān)閉閥門，將測(cè)試過濾器中的膜片取出以便進(jìn)一步的分析；
（2）溫度、pH
進(jìn)水的溫度是影響反滲透系統(tǒng)產(chǎn)水量的重要因素，對(duì)于溫度較低或較高的原水可根據(jù)膜元 件的溫度使用要求采取適當(dāng)?shù)拇胧┯枰哉{(diào)節(jié)。
另外調(diào)節(jié)pH是控制碳酸鈣結(jié)垢的最簡(jiǎn)單的方法，通過測(cè)定及計(jì)算濃水的拉格朗日飽和指 數(shù)（LSI）或史蒂夫戴維斯穩(wěn)定指數(shù)（S&DSI），可以判斷碳酸鈣結(jié)垢的可能性。但是過低或過 高pH值可能會(huì)造成膜損傷，請(qǐng)參考膜元件技術(shù)規(guī)范書有關(guān)pH的范圍要求。
（3）生物污染評(píng)估
進(jìn)水是生物污染來源之一，微生物進(jìn)入反滲透系統(tǒng)時(shí)會(huì)在膜表面吸附或繁殖，特別是在濃 縮側(cè)由于有機(jī)物等營(yíng)養(yǎng)物的大量積蓄而發(fā)生微生物污染的現(xiàn)象。濃水中總細(xì)菌數(shù)的迅速增加是微生物污染的特征之一，對(duì)膜元件進(jìn)行解剖，分析細(xì)菌數(shù)量、品種以及TOC、蛋白、ATP等可 證實(shí)微生物污染的存在。
（4）氧化劑
由于聚酰胺反滲透膜材質(zhì)本身不能承受氧化劑，所以進(jìn)水中必須去除游離氯、高錳酸鹽、 過硫酸鹽、六價(jià)鉻、過氧化物、臭氧等氧化劑。
（5）油分及有機(jī)溶劑
反滲透的進(jìn)水中不得含有油分和有機(jī)溶劑。油分會(huì)附著在膜表面造成透過水量降低，有機(jī) 溶劑會(huì)在膜表面發(fā)生相分離而破壞機(jī)能層。
（6）化學(xué)污染物
反滲透的進(jìn)水中不得含有陽離子高分子絮凝劑、陽離子界面活性劑、環(huán)氧樹脂涂料及陰離子交換樹脂的溶出物，這些化學(xué)物質(zhì)會(huì)在膜表面形成化學(xué)污染，造成透過水量的降低。膜表面雖然與新膜看上去很接近，但ppb單位的極微量的原因物質(zhì)也會(huì)引起透過水量的降低，而且一般的化學(xué)清洗也無法使膜恢復(fù)性能。
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