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超滤膜在水处理应用中的工艺
1、前处理:
超滤法在水处理及其他工业净化、浓缩、分离过程中,可以作为工艺过程的预处理,也可以作为工艺过程的深度处理。在广泛应用的水处理工艺过程中,常作为深度净化的手段。根据中空纤维超滤膜的特性,有一定的供水前处理要求。因为水中的悬浮物、胶体、微生物和其他杂质会附于膜表面,而使膜受到污染。由于超滤膜水通量比较大,被截留杂质在膜表面上的浓度迅速产生所谓浓度化现象,更为严重的是有一些很细小的微粒会进入膜孔内而堵塞水通道。另外,水中微生物及其新陈代谢产物生成粘性物质也会附着在膜表面。这些因素都会导致超滤膜透水率的下降以及分离性能的变化。同时对超滤供水温度、PH值和浓度等也有一定限度的要求。因此对超滤供水必须进行适当的预处理和调整水质,满足供水要求条件,以延长超滤膜的使用寿命,降低水处理的费用。
A、微生物(、藻类)的杀灭: 当水中含有微生物时,在进入前处理系统后,部分被截留微生物可能粘附在前处理系统,如多介质过滤器的介质表面。微生物的存在对中空纤维超滤膜的危害性是为严重的。除去原水中的及藻类等微生物必须重视。在水处理工程中通常加入NaClO、O3等氧化剂,浓度一般为1~5mg/l。此外,紫外也可使用。
B、降低进水混浊度: 当水中含有悬浮物、胶体、微生物和其他杂质时,都会使水产生一定程度的混浊,该混浊物对透过光线会产生阻碍作用,这种光学效应与杂质的多少,大小及形状有关系。
C、悬浮物和胶体物质的去除: 向原水中加入与胶体粒子电性相反的荷电物质(絮凝剂)以打破胶体粒子的稳定性,使带荷电的胶体粒子中和成电中性而使分散的胶体粒子凝聚成大的团块,而后利用过滤或沉降便可以比较容易去除。
D、可溶性有机物的去除: 可溶性有机物用絮凝沉降、多介质过滤以及超滤均无法去除。目前多采用氧化法或者吸咐法。 (1)氧化法:利用氯或次氯酸钠(NaClO)进行氧化,对除去可溶性有机物效果比较好,另外臭氧(O3)和(KMnO4)也是比较好的氧化剂,但成本略高; (2)吸附法:利用活性炭或大孔吸附树脂可以有效除去可溶性有机物。但对于难以吸附的醇、酚等仍需采用氧化法处理。
E、供水水质调整: (1)供水温度的调整:超滤膜透水性能的发挥与温度高低有直接的关系,当供水温度较低时,可采用某种升温措施,使其在较高温度下运行,以提高工作效率。但当温度过高时,同样对膜不利,会导致膜性能的变化,对此,可采用冷却措施,降低供水温度; (2)供水PH值的调整:用不同材料制成的超滤膜对PH值的适应范围不同,如果进水超过使用范围,需要加以调整。
2、操作参数:
正确的掌握和执行操作参数对超滤系统的长期和稳定运行是为重要的,操作参数一般主要包括:流速、压力、压力降、浓水排放量、回收比和温度。
A、流速: 流速是指原液(供给水)在膜表面上的流动的线速度,是超滤系统中的超滤一项重要操作参数。流速较大时,不但造成能量的浪费和产生过大的压力降而且加速超滤膜分裂性能的衰退。反之,如果流速较小,截留物在膜表面形成的边界层厚度,引起浓度化现象,既影响了透水速率,又影响了透水质量。在允许的压力范围内,提高供给水量,选择高流速,有利于中空纤维超滤膜性能的保证。
B、压力和压力降: 在选择工作压力时除根据膜及外壳耐压强度为依据外,必须考虑膜的压密性,及膜的耐污染能力,压力越高透水量越大,相应被截留的物质在膜表面积聚越多,阻力越大,会引起透水速率的衰减。此外进入膜微孔中的微粒也易于堵塞通道。总之,在可能的情况下,选择较低工作压力,对膜性能的充分发挥是有利的。
C、回收比和浓缩水排放量: 在超滤系统中,回收比与浓缩水排放量是一对相互制约的因素。回收比是指透过水量与供给量之比率,在多数情况下,也可以采用较小的回收比操作,而将浓缩液排放回流入原液系统,用加大循环量来减少污垢层的厚度,从而提高透水速率,有时并不提高单位产水量的能耗。
D、工作温度: 超滤膜的透水能力随着温度的升高而,一般水溶液其粘度随着温度而降低,从而降低了流动的阻力,相应提高了透水速率。在工程设计中应考虑工作现场供给液的实际温度。特别是季节的变化,当温度过低时应考虑温度的调节。
超滤系统常见故障及处理措施
a、供水压力低或供水量不足,有可能水泵转动方向相反,或水泵进水管泄漏,此时水泵可能激烈震动;
b、压力降,系统内受阻或流速过大,应疏通水道或减少浓缩水排放量;
c、透水量下降,可能膜被压密或膜被污垢堵塞,前者停机松驰,一般不易恢复,后者则应进行清洗;
d、截留率下降,水质恶化,有多种可能,浓差化时应用大流量冲洗,密封损坏应更换或修补。中空纤维断裂或破损,则应更换膜组件。
超滤系统的运行管理
1、预处理系统
预处理系统是指原液在进入超滤装置之前去除各种有害杂质的工艺过程及设备。预处理工艺是根据原液情况及处理的要求来确定的,没有固定模式,但下述选择原则可供参考。
⑴地下水及含悬浮物、胶体物质小于50mg/l时宜采用直接过滤或者在管道中加入絮凝剂过滤; ⑵地面水及含悬浮物、胶体物质大于50mg/l应采用混凝沉淀、过滤工艺; ⑶原水中含有、藻类及其他微生物较多时,必须先行,然后再按常规程序处理,剂有氯、次氯酸钠、臭氧等,而过氧化氢、等多用清洗组件时用来,因为预处理用量大,不经济; ⑷原水经剂处理后,如果水中含有较多的余氯或其他强氧化剂,可加入亚硫酸钠等还原剂或者用活性碳吸附去除。
2、运行前的准备工作
⑴进水水质的检查,是检查进水的浊度或SDI值、PH值和、微生物、余氯等项目,应达到设计要求的进水指标后方可输入超滤系统; ⑵清洗设备及管道,超滤系统组装完成后,在启动之前还必须对系统中所有过流部分进行清洗; ⑶管路系统检查,操作人员必须掌握工艺流程路线,检查各有关设备和管是否有误接的地方,同时还要检查进、出口阀门的启闭情况。
3、启动
当做完上述各项准备工作后,可行试启动,即接通电源,打开进水阀门,开动泵后立即停止,观察水泵叶轮转动方向是否正确,检查水泵在启动时有无反常的噪音产生,以判断水泵是否能正常运行。对于全自动的控制装置必须预先设置操作程序,以便启动后进入正常顺序运行。
4、运行
a、升压:水泵转动后,逐渐打开超滤系统的进水阀门,相应调节浓缩水出口阀门使系统升压及保持浓缩水的流动,通常情况下,应当缓慢转动阀门,大约在1min左右时间内升至所需的工作压力,有利于对设备及膜的保护;
b、及记录:注意超滤设备进出口压力差的变化,进口压力应按设计值操作,但随着运行时间延长,出口处压力会逐渐降低,即压力差会逐渐,应当采取相应措施,即采取物理或化学方法进行清洗。运行中定时分析供水水质和超滤水水质,发现有突然变化现象,应立即采取措施;
c、回收比及其调节:运行中观察浓缩水的排放量及透水量,始终保持在允许的回收比范围内运行。回收比过大或过小,于超滤膜的正常运行都是不利的;
d、膜的清洗;
e、:一般采用定期的方法,的操作周期因供给原水的水质情况而定。药品可用500~1000mg/l次氯酸钠溶液或1%过氧化氢水溶液循环即可。
微滤是所有膜过程中应用普遍、销售额的一项技术,其年销售额大于其它所有膜过程销售额的总和。工业上,微滤主要用于将大于0.1mm的粒子与溶液分开的场合。它的市场是制药行业的过滤和电子工业用高纯水的制备,在食品工业的许多领域得到了成功的运用,在各种与生物、生理有关的分析中细胞的捕获、各种颗粒的富集等方面也得到了广泛应用。随着水资源的日趋紧张及社会生活水平的提高,饮用水生产和城市污水处理成为微滤过程的两个潜在的大市场。其的应用领域是生物技术和生物技术领域。
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