反滲透系統的運行維護及污染防治
在我國大部分電站補給水處理除鹽工藝大體可分為三類:離子交換、膜法除鹽、電除鹽。
一般來說我國大部分電站都采用膜法除鹽+離子交換的除鹽水生産工藝,(當然也有部分電站采用膜法除鹽+電除鹽的生産工藝)今天在這裡我們就來簡單說一說反滲透的運行。
反滲透進水的預處理
反滲透設備的進水水質是有要求的,不然會對後面的反滲透膜造成不可逆的損害,出水的水質會受到一定的影響,具體的反滲透進水水質要求如下:
1、細菌:因為細菌是靠醋酸纖維為生的,所以膜會受到細菌的污染等,因此必須對原水進行殺菌。複合膜雖然不會受到細菌的侵襲,但是會造成膜的堵塞或者污堵,所以必須對其進行殺菌。通常的殺菌劑是次氯酸鈉等強氧化劑。
2、顆粒物質:大于5um的顆粒不能進入到反滲透組件,不然會損壞設備;通常在反滲透設備前增設保安過濾器。
3、SDI和濁度:濁度要嚴格控制小于0.2NTU;通常控制反滲透入口污染指數SDI(15分鐘)不大于5(*好是小于3)。
4、油脂類:反滲透進水的水質裡面不能夠含有各類油脂。
5、有機物質:水質中對于反滲透膜影響*大的是有機物質;有的有機物質對膜反應比較小,有的有機物質會對膜造成污染;要極可能的去除水中的有機物質。通常采用微濾、超濾、納濾來去除水中的有機物質的含量,另外再RO設備前需要增加5μm的保安過濾器,以防止偶然大顆粒對膜元件的破壞作用。
反滲透加藥系統
各種藥劑的過量投加也會導緻運行壓差上升、産水量下降、脫鹽率下降,從而造成反滲透系統運行的不穩定。
1、還原劑:為防止反滲透膜發生微生物污染,需要對原水進行殺菌處理。在此工藝中,殺菌劑通常采用的是次氯酸鈉,殺菌後應除去殘餘氯,否則會對膜造成不可逆轉的損壞,因此适量投加還原劑是消除餘氯的方法之一。
但大量投加會導緻膜表面滋生厭氧菌,形成新的污染物,給膜造成污染,降低産水量,我國現行的标準中一般都控制反滲透入口餘氯小于0.1ug/l,(*優狀态小于0.05ug/l)。
2、膜用阻垢劑:反滲透裝置在運行中,水中大部分鹽類保留在濃水中,導緻濃水含鹽量上升,這種濃縮是反滲透裝置結垢的主要原因。
由于反滲透膜對水中CO2的透過率幾乎是*,同時鹽類的濃縮和pH值的升高,會導緻Ca2+濃度升高,而pH值的升高也會引起水中HCO3-轉化成CO32-,這樣就極容易導緻碳酸鈣在反滲透膜上析出,損壞膜元件,造成反滲透膜透水率和脫鹽率下降。适量投加膜用阻垢劑是預防膜結垢的措施之一。
反滲透入口水溫越低,産水量降低,此時所需要的阻垢劑加藥量也應降低;膜用阻垢劑是高分子有機物,大量投加會增加膜裝置的系統壓降,給運行帶來不利。
3、非氧化型殺菌劑:非氧化型殺菌劑是通過改變微生物上個别基團,抑制生物活性達到殺菌的作用,非氧化型殺菌劑具有高效、廣譜、低毒、藥效快而持久、滲透力強、使用方便。
非氧性殺菌滅藻劑有緻毒劑的作用,使微生物的酶系統失去活性,破壞細胞的新陳代謝,破壞細胞壁,細胞膜或其它特殊部位,使細胞失活,達到殺菌作用。可以彌補氧化劑的不足。
非氧化型殺菌劑通常是氯酚類、季铵鹽類的非氧化性化合物。非氧化性殺菌滅藻劑的殺生作用有一定的持久性,對沉積物或黏泥有滲透、剝離作用,受硫化氫、氨等還原物質的影響較小,受水中PH值影響較小,在目前的運行中,非氧化殺菌劑作為不定期的定量投加,以控制RO膜系統生物污染,延長RO膜清洗時間。
反滲透運行中脫鹽率下降的異常分析
當RO脫鹽率下降時,應采取如下步驟:校正儀表,已避免因儀表原因而誤認為膜性能的變化;查出脫鹽率下降的膜殼,根據查出的原因,采取相應的措施。
1、殘餘氯過高,會引起膜的退化,引起膜性能改變,導緻脫鹽率下降。
2、水錘作用,如果RO系統在起動前未充滿水,将會引起*個膜元件與更高流速的水流接觸,引起過高的壓降,或高壓泵起動時出水閥未緩慢開啟,這是可能會發生水錘作用,造成膜元件的機械損失。
3、水溫控制不當,水溫過高,會造成膜損壞,高溫誰會引起膜元件塑料部件損壞、卷式膜元件伸縮現象的發生、膜元件滲透水O型圈的損壞等。
4、系統回收率過高,如果未按規定的回收率運行,可能會造成更加嚴重的後果。
假定濃水閥門未正常開關,或流量計不準,如果濃水流量偏小,這樣回收率必然會超過75%,濃縮系統上升;濃水濃度越高,結垢傾向越大;
同時,較低的濃水流速,降低水的紊動狀态,增加濃差極化,這又反過來增加結垢傾向。濃水濃度越高,會導緻一種或幾種難溶鹽過飽和,從而在膜上結垢析出。
5、細菌大量繁殖,當不連續運行和停機時間較長,RO系統中給水不存在殺菌劑時,系統存在大量生物繁殖的可能性;
當RO系統中有嚴重細菌污染時,如不及時清洗,将會堵塞膜元件水流隔網,增大膜元件的壓差,嚴重會損壞膜元件。
反滲透裝置的優化運行
1、加強反滲透進水前的預處理工作,确保RO進水濁度小于0.2NTU,SDI小于3。
2、如果水質較好,可在超濾設備前停加氧化劑殺菌(秋冬季枯水期水溫低細菌繁殖較慢,而春夏季水溫高細菌繁殖快),然後在RO設備前停加還原劑,防止過量投加還原劑而産生膜污堵。
3、加強運行監控,定期校驗各流量表、ORP電位表、餘氯表,防止因表計測量偏差而出現的膜異常現象。
4、對于連續運行的RO設備,應做到不定期的投加非氧化性殺菌劑,防止膜出現耐藥性而産生污堵。
反滲透膜系統的污染防治
反滲透(RO)裝置可以去除水中的無機鹽、有機物、膠體、微生物等各種雜質,而且具有節能、無環境污染(離子交換除鹽裝置,有酸堿再生廢液産生)、易于自動控制等優點,用途十分廣泛,特别是在發電廠鍋爐補給水,電子工業超純水,制藥工業、化妝品工業用純水,以及近幾年來蓬勃發展的飲用純将水等行業得到廣泛應用。但RO膜的微生物污染是困攏其使用的主要問題之一。我們在電子工業超純水的大型純水站的RO出口水檢測到大量的細菌,同樣,在生産飲用純淨水的小型RO制水設備及小型RO家用純水機也都發現所産純水中含有較多的細菌,甚至導緻有些純水廠生産的飲用純淨水細菌超标。
當地面水特别是河道、湖泊、水庫水或由它們制成的自來水(如我國南方地區的自來水),有溶解氧(DO)含量高,含磷、氮等富營養物質多,水的TOC、COD、BOD值較高,氣溫、水溫較高等特點,水中微生物種類多,繁殖快,容易導緻RO膜被微生物污染。這些微生物包括細菌(主要為粘泥細菌即粘泥異養菌,還有鐵細菌等),真菌(主要為黴菌,即絲狀菌),藻類(主要為藍藻、綠藻、矽藻等)。
RO膜被微生物污染後,其産水中有大量細菌,影響了水質;微生物污染導緻RO的産水量及脫鹽率下降,使膜提前報廢,增加了生産成本;由于水質不良及換膜,不僅造成直接經濟損失,而且會導緻更大的間接經濟損失,如停工停産,影響主要産品質量及企業信譽和形象等。
RO元件通常采用醋酸纖維素(CA)膜和聚酰胺複合(TFC)膜二類材料制成。CA膜易被細菌污染,并可作為細菌的營養源和繁殖地,但CA膜的耐氧化性能較好,可在RO進水中加入NaClO殺菌,不過使用過量的NaClO又會氧化腐蝕CA膜,因此必須控制一定的加藥量,使水中餘氧保持在0.2~0.5ppm,餘氯的存在可以有效而廉價地控制CA膜RO元件的微生物污染,并保證RO出水水質。
目前普遍使用的RO元件是低壓聚酰胺複合膜(TFC膜),它是在聚砜(PS)超濾膜上複合一層厚約0.2μm的芳香聚酰胺(CPA)超薄膜,具有産水通量大,脫鹽率高等優點,耐細菌性能亦比CA膜好,因此一般認為無需在RO進口水中加殺菌劑,而且由于TFC膜耐氧化性差,對進水中含氯量有嚴格的要求(Cl2<0.1ppm),非但不能在水中加NaClO,還必須把水中原有的餘氯通過活性炭或加藥(Na2SO3等還原劑)除去。因此有可能使膜表面細菌大量繁殖而造成微生物污染。我們在使用TFC膜的RO出水中曾檢測到大量細菌,而且在其後的管道、設備、水箱等内壁處包括RO容器及元件内層均發現大量菌膜粘液,有時開始在RO的初級發現污堵物(菌膜粘液),随着就在整個RO都發現污堵物。經分析測試,污堵物中有細菌、真菌、黴菌、藻類等微生物。本文将重點探讨TFC膜RO裝置微生物污染的防治。
RO前的預處理
RO前的預處理,常見工藝為石英砂過濾(或無煙煤、石英砂、錳砂等多介質過濾)、活性炭過濾、3~10μ精密過濾(即保安過濾),有時還有軟化器,均對細菌的去除效果較差,不能确保RO進水無菌。特别要提出的是:活性炭過濾器出水有時會有大量微生物,這是因為被活性炭吸附的有機物會成為細菌繁殖的溫床。因此,活性炭過濾器必須定期通蒸汽或采用80℃熱水循環清洗30min,這樣不僅可以抑制細菌增長,還可恢複活性炭的吸附性能并延長使用壽命。通過混凝、澄清、過濾,可除去水中的大部分細菌。
阻垢劑的選擇
目前RO常用的阻垢劑為鹽酸和六偏磷酸鈉,但後者易水解為正磷酸鹽,而磷酸根又是細菌極好的營養源,會使水富營養化而導緻細菌和藻類繁殖,并造成RO系統的微生物污染,因此它現正被新型阻垢劑所取代,這些新型阻垢劑阻垢效果比六偏磷酸鈉好得多,而且不會使水富營養化,因此對抑制細菌在RO系統的繁殖有一定的效果,并能延長保安過濾器濾芯及RO膜元件的更換周期。它們主要有:
有機膦酸類:如氨基三甲叉膦酸(ATMP)、乙二胺四甲叉膦酸(EDTMP)、羟基乙叉二膦酸(HEDP)、二亞乙基三胺五亞甲基膦酸(DTPMP)等等。聚羧酸類:如聚丙烯酸(PAA)、聚順丁酸、聚甲基丙烯酸、水解聚馬來酸酐(HPMA)等等。
殺菌劑的選擇
對水中微生物多的RO進水及已遭微生物污染的RO系統,應在RO進口水中添加殺菌劑。由于TFC膜易被氧化腐蝕,因此不能使用氧化性殺菌劑,如:液氯、次氯酸鈉、二氧化氯、臭氧、雙氧水等,而隻能采用非氧化性殺菌劑。
異噻唑啉酮(Isothiazolones)屬非氧化殺菌劑,它具有廣譜(能殺死水中的細菌、真菌、藻類,包括粘液膜下的微生物)、高效(加藥濃度為0.5mg/L就能很好地抑制細菌的生長)、低毒(對昆明種小鼠的LD50為2.723g/kg),對環境安全等優點,是較為理想的殺菌劑。
異噻唑啉酮的殺菌原理是:由于它分子中含有氮—硫鍵,通過斷開細菌和藻類蛋白質的鍵而起殺菌作用,與微生物接觸後,就能迅速地抑制其生長,這種抑制過程是不可逆的,從而導緻微生物細胞的死亡,在細胞死亡前,用異噻唑酮處理過的微生物不能再合成酶和分泌有粘附性的生物膜的物質。異噻唑酮還能穿透粘附在設備、管道、水箱表面的生物粘液膜,抑制和殺滅粘膜下的微生物。
RO膜微生物污染的清洗
當RO膜被微生物污染後,RO系統的進水與濃縮水間的壓差增大,RO進水流量及透過水流量減小,脫鹽率初始時不變甚至可能增大,但後來膜上的生物性污垢逐漸越積越多時,脫鹽率又會下降,RO出水(包括透過水和濃縮水)中可檢測到大量細菌,有時打開保安過濾器還可見濾芯内有粘性膠體狀物。此時應考慮用藥液清洗RO膜。清洗程序如下:
先用RO透過水清洗15min,再用新綠洲堿清洗劑(0.1%NaOH+0.2%EDTA-Na2,PH=12)清洗以剝離除去RO系統中的粘泥、粘液等沉積物,*後再用殺菌清洗劑清洗。
清洗時配制的清洗液,均應使用純水或RO透過水配制,溶解完全并混合均勻,清洗液應澄清透明,進入RO前應經3~5μm過濾器過濾。清洗時應采用低壓、低速、小流量清洗,所用壓力基本上不産生透過水。RO壓力容器出口流量為:2.5”RO元件0.60~0.68m3/h,4”RO元件1.5~1.8 m3/h,8”RO元件6.0~6.8 m3/h。每種清洗液清洗開始時從RO濃水出口排出的水應排放,以防止清洗液的稀釋,等排出的為清洗液後再回到清洗液貯箱中。多段RO系統每一段的清洗必須分别進行,即*段RO的排出液不能直接進入第二段,而應回到清洗液貯箱。
清洗時,一般先循環清洗30min,再浸泡2小時,再循環清洗15min,排出RO系統中的清洗液,再用RO透過水低壓、低速沖洗殘留的清洗液并排放20min。全部清洗結束後,再按RO系統正常的運行條件(壓力、流量)啟動RO系統運行,并先将透過水排放10min以後再接入系統内。
錄入時間:2020/3/30 8:29:39 點擊次數:517