纳滤膜污染的原因有(yǒu)哪些？纳滤膜如何避免被污染？
2018-10-30 09:43:14
admin 
18006
近年来膜技术在水处理(lǐ)和回用(yòng)方面取得广泛应用(yòng)，而膜污染问题也受到更多(duō)重视，影响纳滤膜的污染的原因有(yǒu)哪些？及如何运行操作来降低污染概率避免被污染。
近年来膜技术在水处理(lǐ)和回用(yòng)方面取得广泛应用(yòng)，而膜污染问题也受到更多(duō)重视，影响纳滤膜的污染的原因有(yǒu)哪些？及如何运行操作来降低污染概率避免被污染。
1. 微生物(wù)污染
微生物(wù)包括细菌、藻类、真菌和病毒等。细菌的颗粒极小(xiǎo)，一般為(wèi)1一3μm，病毒则更小(xiǎo)，约為(wèi)0.2一0.01μm。微生物(wù)污染对纳滤膜系统至少造成两方面的不良后果：第一，微生物(wù)的大量繁殖和代謝(xiè)，产生大量的的胶體(tǐ)物(wù)质，致使膜被堵塞造成膜通量急剧下降；第二，将造成产水中的细菌总数的增加。纳滤膜的微生物(wù)污染对整个装置的長(cháng)周期运行极為(wèi)不利，因此要对纳滤膜的微生物(wù)污染高度重视。
造成生物(wù)污染的原因一般有(yǒu)：
(1)进水中含有(yǒu)较高数量的微生物(wù)；
(2)系统的停用(yòng)、保护、冲洗等没有(yǒu)严格按照技术手册要求进行
(3)没有(yǒu)对进水进行杀菌或者杀菌剂投加量过小(xiǎo)；
(4)进水水质含有(yǒu)容易滋生微生物(wù)的营养物(wù)质从而导致微生物(wù)的大量滋生；
(5)没有(yǒu)对管路进行定期的杀菌和消毒。受到微生物(wù)污染的膜表面会十分(fēn)滑腻并常有(yǒu)难闻的气味，对生物(wù)膜样品进行焚烧的气味同焚烧头发一样。
例如，进水的氨氮指标严重超浓度，导致管路中和膜元件内大量微生物(wù)滋生，对膜系统进行化學(xué)清洗后，由于没有(yǒu)对管路进行杀菌消毒，系统启运时，在管路中存留的大部分(fēn)微生物(wù)颗粒随水流全部进入膜端，导致系统产水率严重下降，膜段间压降急剧上升。系统最终通过离線(xiàn)清洗得以消除污染。
2. 有(yǒu)机物(wù)及矿物(wù)油污染
由有(yǒu)机物(wù)造成的膜系统故障占全部系统故障的60%一80%。进水中的有(yǒu)机物(wù)吸附在膜元件表面，会造成通量的损失，尤其是在第一段，在很(hěn)多(duō)情况下，在膜表面形成的吸附层对水中的溶解盐就象另一层分(fēn)离阻挡层，堵塞膜面通道，导致脱盐率上升，大分(fēn)子量并且带有(yǒu)疏水性基团的有(yǒu)机物(wù)常常会造成这种效应，例如微量的油滴、大分(fēn)子量难降解的有(yǒu)机物(wù)等，会导致膜系统受到有(yǒu)机物(wù)污染。
（例如石化废水成份复杂，水中有(yǒu)机物(wù)浓度较高，且含有(yǒu)微量油，因此在石化废水深度处理(lǐ)装置中使用(yòng)的纳滤膜系统中，有(yǒu)机物(wù)污染是一种最常见的污染类型。对纳滤膜的有(yǒu)机物(wù)污染一般通过进水的油和有(yǒu)机污染物(wù)浓度分(fēn)析即可(kě)判断一般的有(yǒu)机污染通过定期的化學(xué)清洗即可(kě)消除。）
3. 絮凝剂引起的污染
在系统的预处理(lǐ)过程中，在浅层浮选处理(lǐ)单元，通过加人一定的高纯聚合铝絮凝剂，使水中的胶體(tǐ)、大颗粒杂质沉淀以及油类物(wù)质得以去除。絮凝剂的使用(yòng)主要分(fēn)為(wèi)无机类和有(yǒu)机类，无机类一般為(wèi)聚铁、聚铝，由于无机类絮凝剂价格便宜而使用(yòng)较多(duō)，為(wèi)了避免对膜系统的铁离子污染，一般的膜系统中都选用(yòng)高纯聚铝作為(wèi)絮凝剂；有(yǒu)机絮凝剂一般為(wèi)聚丙烯酞胺、聚丙盐类的较多(duō)。在某些膜系统的预处理(lǐ)单元中，无机类和有(yǒu)机类絮凝剂一起配合使用(yòng)效果较好，但在实际使用(yòng)中，要根据系统工艺的不同，水质的不同，通过实际筛选决定使用(yòng)絮凝剂的各类和浓度。在实际的运行中，并不是所有(yǒu)的絮凝剂都会被絮凝成粒，无论是哪一类的絮凝剂，都会在水中有(yǒu)一定的残留，进人后续处理(lǐ)单元后，正常情况下，残留的絮凝剂会随着浓水排掉，但是如果絮凝剂投加浓度过高，膜系统进水中的残留量过多(duō)，会在纳滤膜的表面进行二次絮凝沉淀，引起膜污染，并且因為(wèi)絮凝剂投加量过高而引起的污染在清洗中一般难以去除，甚至可(kě)以会导致在短时间内就需要更换膜。
4. 结垢引起的污染
结垢是难溶性的盐类在膜表面析出固體(tǐ)沉淀，防止结垢的方法是保证难溶解性盐类不超过饱和界限。在纳滤系统中析出的垢主要是无机成分(fēn)，以碳酸钙為(wèi)主，除碳酸盐以外，很(hěn)多(duō)其他(tā)的无机盐类同样具有(yǒu)较低的饱和溶解度，如硫酸钙、硫酸钡、硫酸惚及部分(fēn)氢氧化物(wù)等。為(wèi)了防止膜面结垢，一般在保安过滤器之前要加入适量的膜用(yòng)阻垢剂，添加量一般控制在4~12mg/L。
有(yǒu)时也会出现投加的不同药剂发生相互作用(yòng)导致难溶物(wù)质析出，进而污染膜元件的事情。例如当聚合有(yǒu)机阻垢剂与多(duō)价阳离子如铝或残留的聚合阳离子絮凝剂相遇时，将会形成胶关沉淀，严重污染前端的膜元件，这类污堵很(hěn)难清洗。因此在投加多(duō)种药剂时，应该注意这些药剂的成分(fēn)，根据水质数据、反渗透设计方法和所选择的膜型号，通过试验确认它们的兼容性，并获得恰当的阻垢剂类型及投加剂量。
5. 胶體(tǐ)污染
胶體(tǐ)是具有(yǒu)1纳米(nm)到1微米(pm)粒径，像粘土一样很(hěn)难自然降解的微粒子，在水中通常带负電(diàn)。污水中的有(yǒu)机胶质类物(wù)质、过剩的絮凝剂投加量、污水中的金属离子水解形成的氢氧化物(wù)胶體(tǐ)，是导致胶體(tǐ)污染的常见原因。废水中的常见胶體(tǐ)污染物(wù)有(yǒu)氢氧化铁、氢氧化铝、二氧化硅胶體(tǐ)等。
（例如胶體(tǐ)污染可(kě)以是由于加药量过大、管路的腐蚀以及大分(fēn)子量的有(yǒu)机物(wù)进行膜系统所导致的）。
二、纳滤系统的运行技巧
1. 保持预处理(lǐ)效果的稳定
在预处理(lǐ)阶段去除原水中的大部分(fēn)污染物(wù)。良好的预处理(lǐ)效果，能(néng)够有(yǒu)效减少纳滤系统受到各类污染的机率。
（例如定期更换保安过滤器滤芯和检查保安过滤器，防止过滤器内出现短流现象和滋生生物(wù)粘泥而对膜元件造成污染；严格控制进水浊度和污染指标(SDI)，控制进水浊度小(xiǎo)于0.5NTU，污染指数小(xiǎo)于5；对膜前流程及膜系统进行消毒杀菌，消毒杀菌对控制微生物(wù)污染是必不可(kě)少的关键步骤。对系统的杀菌分(fēn)為(wèi)冲击式杀菌和连续性杀菌，可(kě)根据系统不同而选用(yòng)不同的方法）。
2. 控制较低的运行压力和回收率
压力是纳滤脱盐的推动力，压力升高，膜组件透水量線(xiàn)性上升，脱盐率开始时升高，当压力升至一定值时，脱盐率趋于平稳。因而在实际运行中，压力无需太高，压力过高会使膜的衰减加剧，而且有(yǒu)可(kě)能(néng)损坏膜组件。為(wèi)延長(cháng)膜组件的使用(yòng)寿命，通常在脱盐率和产水量满足生产要求时，采用(yòng)稍低一些的压力运行，对系统的長(cháng)周期运行有(yǒu)着极大的好处。
当纳滤系统采用(yòng)较高的回收率时，浓水含盐量相应提高，不但容易在浓水侧产生浓差极化，而且会导致系统渗透压的增大，為(wèi)维持产水量，操作压力必须提高，产水的比能(néng)耗也会增加，产水水质变差，膜污染加重，结垢和微生物(wù)污染的危险性变大。根据运行经验，纳滤系统的回收率控制在75%以下比较合适。
3. 对膜进行物(wù)理(lǐ)清洗(产品水冲洗)
冲洗是采用(yòng)低压大流量的进水冲洗膜元件，冲洗掉附着在膜表面的污染物(wù)和堆积物(wù)，膜的低压冲洗可(kě)以减少深度差，防止膜脱水现象的发生。在条件允许的情况下，建议经常对系统进行冲洗。增加冲洗次数比进行一次化學(xué)清洗更有(yǒu)效果。
4. 规范系统启停操作及停运保护措施
系统启动和停止时，流量和压力会有(yǒu)波动。过大、过快的流量和压力波动可(kě)能(néng)会导致系统发生极限压降现象，形成水锤作用(yòng)，从而导致膜元件破裂，故在进行启停止操作时需缓慢增加或者降低压力及流量。
系统的开机前和停运时，应确保压力容器内没有(yǒu)真空，否则当再次启运膜元件的瞬间会出现水锤或者水力冲击，当已经漏掉水分(fēn)的系统在初始开机或一般运行启动时，就会出现上述现象。
系统应保持较低的背压(产水侧压力)，产水侧压力高于原水侧压力0.05MPa以上时，膜元件会受到物(wù)理(lǐ)性损伤。系统启动和停止运行前，要充分(fēn)确认阀门的开和关以及压力的变动，保证运行过程中杜绝背压现象发生。如果膜系统需要長(cháng)时间停运，则需要根据技术手册要求，向系统内通入保护液或者定期通水来保证膜元件的正常备用(yòng)。
5. 定期对膜元件进行在線(xiàn)化學(xué)清洗
采用(yòng)了合理(lǐ)的预处理(lǐ)系统和良好的运行管理(lǐ)，它只能(néng)使膜元件受污染的程度有(yǒu)所降低，要完全消除膜的污染是不可(kě)能(néng)的。因此，纳滤膜系统运行一段时间后，将可(kě)能(néng)受到多(duō)种污染物(wù)的污染，尤其是使用(yòng)在污水深度处理(lǐ)装置的纳滤膜系统，污染更是经常发生一般情况下，经过标准化后的产水量下降15%左右，进水和浓水之间的系统压降升高到初始值的1。5倍，产水水质有(yǒu)明显下降，就需要对膜元件进行化學(xué)清洗。
化學(xué)清洗时，首先要判断污染物(wù)种类，然后根据膜的特性选择合适的清洗配方和清洗工艺。清洗时要注意控制清洗液的pH值、温度和清洗液的流量。為(wèi)了保证冲洗效果，具备条件的可(kě)以采用(yòng)分(fēn)段清洗的方法进行化學(xué)清洗。目前國(guó)内及國(guó)际已经有(yǒu)专业化生产的膜专用(yòng)清洗药剂供选择使用(yòng)。清洗效果可(kě)以通过比较清洗前后的装置的脱盐率、产水量和压降等性能(néng)来确认。
用(yòng)于石化废水深度处理(lǐ)装置的膜系统，化學(xué)清洗一般先进行杀菌，然后进行碱洗，去除微生物(wù)污染、有(yǒu)机物(wù)污染和油污染，然后再进行酸洗，消除垢类污染及金属氢氧化物(wù)污染。清洗周期根据装置的实际运行情况进行确定。
6. 对膜元件进行离線(xiàn)化學(xué)清洗
当膜系统经过多(duō)次在線(xiàn)化學(xué)清洗后无法恢复性能(néng)，或者膜系统受到重度污染后，则需要对膜元件进行离線(xiàn)化學(xué)清洗。膜元件的重度污染是指污染后的单段压差大于系统投运初期单段压差值的2倍以上、反渗透系统产水量下降30%以上或者单支反渗透膜元件质量超过正常数值3kg以上的情况。
造成膜元件污染的原因有(yǒu)很(hěn)多(duō)，归根结底要规范操作步骤，定期对膜元件进行清洗防止膜元件的损坏和对系统的影响。
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