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發(fā)布時(shí)間:2020年03月31日 18:43 作者:工業(yè)廢水圈 點(diǎn)擊數(shù):次
來源:工業(yè)廢水圈
Tips:膜法水處理相對(duì)于傳統(tǒng)水處理方式具有能耗低、工藝簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定和出水水質(zhì)高等諸多優(yōu)勢(shì),已經(jīng)在很多領(lǐng)域獲得推廣應(yīng)用。膜法水處理技術(shù)目前主要應(yīng)用于污水處理(包括市政污水處理和工業(yè)污水處理)、給水凈化(包括市政給水凈化和工業(yè)給水凈化)、海水淡化(苦咸水淡化)和純水制備等領(lǐng)域。
膜法水處理的構(gòu)成
1、預(yù)處理
2、膜處理裝置
3、后處理
預(yù)處理的作用:
◆去除懸浮固體、膠體和各種有機(jī)物;
◆抑制和控制微溶鹽的沉淀;
◆調(diào)節(jié)進(jìn)水溫度和pH;
◆殺死和抑制微生物的生長(zhǎng);
◆防止鐵、錳等金屬氧化物和二氧化硅的沉淀。
淤泥密度指數(shù)SDI值:
判斷反滲透和納濾進(jìn)水膠體和顆粒污染程度的最好技術(shù)是測(cè)量進(jìn)水淤積指數(shù)(SDI值),有時(shí)也稱為污染指數(shù)(FI值)。它是設(shè)計(jì)RO/NF預(yù)處理系統(tǒng)之前應(yīng)該進(jìn)行測(cè)定的重要指標(biāo),同時(shí)在RO日常操作時(shí)也需定時(shí)地檢測(cè)(地表水一般建議每天三次)。淤積指數(shù)的測(cè)定方法在美國(guó)材料工程協(xié)會(huì)ASTM標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法D4189-82中已作了規(guī)定。
測(cè)量?jī)x器:
◆47mm直徑測(cè)試膜盒
◆47mm測(cè)試用膜片(孔徑0.45mm)
◆1~5bar(10~70psi)壓力表
◆調(diào)壓針型閥
測(cè)量步驟:
◆將測(cè)試膜片小心放在測(cè)試膜盒內(nèi),用少許水潤(rùn)濕膜片,擰緊“O”形密封圈,將膜盒垂直放置,還應(yīng)注意膜片有正反面的區(qū)別
◆調(diào)節(jié)進(jìn)水壓力至2.1bar(30psi)并立即計(jì)量開始過濾500mL水樣的時(shí)間t0(通過連續(xù)不斷的調(diào)節(jié),使進(jìn)水壓力始終保持不變)
◆在進(jìn)水壓力為2.1bar(30psi)下連續(xù)過濾15分鐘
◆15分鐘后繼續(xù)記錄過濾同樣500mL所需的時(shí)間t15,保留濾器上的膜片以便作進(jìn)一步的分析
預(yù)處理的方式:
◆水的混凝與沉淀處理;
◆水的多介質(zhì)過濾;
◆水的活性炭過濾;
◆水的軟化;
◆其他預(yù)處理。
多介質(zhì)過濾器:
多介質(zhì)過濾器采用濾料堆積于長(zhǎng)柄水帽上。(如右圖所示)由下自上粒徑逐級(jí)減小。通常采用的粒徑為Φ5~2.5,Φ2.5~1.6,Φ1.6~0.6,Φ0.6~0.4的石英砂和粒徑為Φ0.8~1.8的無煙煤。
各級(jí)配濾料的主要作用:
◆粒徑Φ5~2.5石英砂:主要起上層濾料的支撐作用。
◆粒徑Φ2.5~1.6石英砂:主要起上層濾料的支撐作用。
◆粒徑Φ1.6~0.6錳砂:主要起去除進(jìn)水中鐵離子的作用。
◆粒徑Φ0.6~0.4石英砂:主要起去除進(jìn)水中大顆粒污染物及懸浮物的作用。
◆粒徑Φ0.8~1.8無煙煤:進(jìn)一步去除進(jìn)水中大顆粒污染物及懸浮物的作用。
多介質(zhì)濾器的運(yùn)行:
1、機(jī)械過濾器運(yùn)行
1.1、機(jī)械過濾器每次投入運(yùn)行前,首先進(jìn)行排氣,同時(shí)開啟ST計(jì)量泵;排氣時(shí)開啟濾器上進(jìn)閥和排氣閥,當(dāng)排氣管路出水后排氣完畢 。
1.2、排氣完畢后,開啟下排閥,同時(shí)關(guān)閉排氣閥,調(diào)節(jié)進(jìn)水流量此時(shí)濾器進(jìn)入正洗狀態(tài),當(dāng)出水污染指數(shù)SDI15≤4時(shí),濾器投入運(yùn)行,運(yùn)行流速為5-10米/小時(shí)。
2、機(jī)械過濾器反洗
機(jī)械過濾器隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng),壓差增加,當(dāng)濾器進(jìn)出水壓差增加時(shí),需要反洗。
2.1、反沖松層:開啟下進(jìn)閥后,再開啟上排閥,同時(shí)開啟一臺(tái)反洗泵,通過調(diào)節(jié)反洗泵出水閥或?yàn)V器下進(jìn)閥,控制進(jìn)水量一般為正常進(jìn)水量的2~3倍,松層時(shí)間為2~5min。松層結(jié)束后,關(guān)閉所有閥門和泵。
2.2 、放水:開啟排氣閥及下排閥,將水排至機(jī)械濾器內(nèi)濾層以上20~30cm處后關(guān)閉下排閥。
2.3、氣擦洗:保持排氣閥和上排閥打開,打開羅茨風(fēng)機(jī)的排氣閥,啟動(dòng)羅茨風(fēng)機(jī)。然后開啟砂濾器進(jìn)氣閥,關(guān)閉羅茨風(fēng)機(jī)排氣閥,砂濾器進(jìn)入氣擦洗狀態(tài)。進(jìn)氣壓力為0.03~0.1MPa,進(jìn)氣量為18~20L/S.m2,擦洗時(shí)間為3~5min。開啟羅茨風(fēng)機(jī)排氣閥,關(guān)閉濾器進(jìn)氣閥,然后停止羅茨風(fēng)機(jī),再關(guān)閉羅茨風(fēng)機(jī)排氣閥,氣擦洗結(jié)束。
2.4、水大反洗:?jiǎn)?dòng)一臺(tái)反洗泵,開啟泵出水閥,再開啟砂濾器下進(jìn)閥、上排閥、排氣閥,一臺(tái)反洗泵反洗運(yùn)行2~3分鐘后,再啟動(dòng)另一臺(tái)反洗泵,此時(shí)砂濾器進(jìn)入大流量反洗狀態(tài),反洗流量控制在15~16L/m2.s。反洗時(shí)間30分鐘后,反洗出水清澈時(shí),停止一臺(tái)反洗泵,過3~5分鐘后停止另一臺(tái)反洗泵,然后關(guān)閉濾器上所有閥門以及反洗泵和出水閥,反洗結(jié)束。
3、機(jī)械過濾器的正洗
3.1、關(guān)閉下進(jìn)閥、排氣閥,開啟上進(jìn)閥和下排閥,同時(shí)開啟ST計(jì)量泵,濾器開始正洗。
3.2、正洗流量為工作流量,正洗時(shí)間一般為10~30min,當(dāng)出水SDI15≤4時(shí),正洗完畢,濾器可投入正常運(yùn)行,閥門工作程序見下表。
閥門工作程序:
活性炭濾器:
活性炭濾器的主要作用為吸附進(jìn)水中的有機(jī)物、色度、氧化性物質(zhì)。良好的活性炭比表面積一般在1000m2/g以上,孔隙總?cè)莘e一般可達(dá)0.6~1.18mL/g,孔徑由0.001~10μm,按孔隙大小可分為大孔、過渡孔和微孔。
活性炭濾器運(yùn)行:
1、活性炭濾器運(yùn)行
1.1活性炭濾器運(yùn)行前,開啟進(jìn)水閥和排氣閥,當(dāng)排氣管路出水時(shí),濾器排氣結(jié)束,開啟出水閥,關(guān)閉排氣閥,碳濾器投入運(yùn)行,碳濾器運(yùn)行流速通常為10-15m/h。
2、活性炭濾器反洗
2.1、活性炭濾器隨著運(yùn)行壓差增大,當(dāng)出水不符合指標(biāo),當(dāng)碳濾器的壓差增大到0.05Mpa時(shí),碳濾器開始反洗。碳濾器反洗時(shí),開啟濾器上排閥和排氣閥,開啟一臺(tái)反洗泵和反洗泵出水閥,然后開啟碳濾器下進(jìn)閥,調(diào)節(jié)反洗流量為8-10L/m2h,流量約200 m2/h ,反洗時(shí)間為20-30分鐘,當(dāng)出水清澈,關(guān)閉濾器上所有閥門,反洗泵出水閥和反洗泵,反洗結(jié)束。
2.2、活性炭濾器正洗,濾器反洗結(jié)束后,開啟濾器進(jìn)水閥和下排閥,用砂濾器出水來正洗活性炭濾器,正洗流量為活性炭運(yùn)行流量70 m2/h左右。正洗時(shí)間約為20-30分鐘,當(dāng)出水沒有炭末下來,出水清澈,F(xiàn)I指數(shù)合格后正洗結(jié)束,濾器投入運(yùn)行。
閥門工作程序:
消毒殺菌:
◆紫外線殺菌
◆加氯殺菌
◆臭氧殺菌
紫外線殺菌:
◆紫外線殺菌是一種物理殺菌法,細(xì)菌受紫外光照射后,細(xì)菌核酸因吸收能量而改變活力,最終導(dǎo)致微生物發(fā)生變異或死亡。波長(zhǎng)在200-295nm的紫外線具有殺菌能力,波長(zhǎng)253.7nm的紫外線殺菌效果最好。
◆紫外線殺菌的優(yōu)點(diǎn)是接觸時(shí)間短,殺菌能力強(qiáng),設(shè)備簡(jiǎn)單,操作管理方便,處理時(shí)不改變水的物理化學(xué)性質(zhì),不會(huì)帶入附加物造成二次污染。其缺點(diǎn)是沒有持續(xù)的殺菌作用,水在管線中可能被二次污染,因此不適合飲用水和純凈水的后期殺菌。
加氯殺菌:
◆氯氣,次氯酸鈉,二氧化氯
◆近年來,因氯氣和次氯酸鈉殺菌的副產(chǎn)品三鹵甲烷對(duì)人體的危害被人們所了解,二氧化氯的應(yīng)用迅速發(fā)展起來。
◆二氧化氯對(duì)細(xì)菌的細(xì)胞壁有較強(qiáng)的吸附和穿透能力,快速控制微生物蛋白質(zhì)的合成,對(duì)細(xì)菌和病毒有較強(qiáng)的滅活能力。
二氧化氯用于殺菌的投加量為0.4-0.45mg/l,比加氯氣和次氯酸鈉的量減少一半左右。
臭氧殺菌:
◆臭氧是一種常用的殺菌劑,臭氧在分解中放出新生態(tài)的氧,具有強(qiáng)氧化能力,對(duì)頑強(qiáng)的微生物有強(qiáng)大的殺傷力。臭氧在幾種殺菌劑中氧化和殺菌能力最強(qiáng),效果也最好。
◆臭氧殺菌效果主要取決于剩余量和接觸時(shí)間,在實(shí)際生產(chǎn)中,臭氧用于純凈水殺菌所需的投加量為1-3mg/l,如用于礦泉水中投加量要略高,一般控制在桶或瓶中的臭氧濃度大于0.5mg/l。接觸時(shí)間一般不少于5min。
膜分離分類:
◆微濾(MF)◆超濾(UF)
◆納濾(NF)
◆反滲透(RO)
微濾(MF):
截留約0.1-10微米之間的顆粒,微濾膜允許大分子有機(jī)物和溶解性固體等通過,能擋住懸浮物、細(xì)菌、部分病毒和大尺寸的膠體的透過,微濾膜兩側(cè)的運(yùn)行壓差一般小于1bar。
納濾(NF):
是一種特殊的分離膜品種,因能截留約1納米(0.001微米)大小的物質(zhì)而得名,納濾的操作區(qū)間介于超濾和反滲透之間,它截留有機(jī)物的分子量約為200-400左右,截留溶解性鹽的能力為20-80%,對(duì)單價(jià)陰離子鹽溶液的脫除率低于高價(jià)陰離子鹽溶液,納濾膜一般用于去除地表水的有機(jī)物和色度,脫除井水的硬度,部分去除溶解性鹽,濃縮食品和分離藥品中的有用物質(zhì)等,納濾膜兩側(cè)的運(yùn)行壓差一般為3.5-16bar。
反滲透(RO):
最精密的膜法液體分離技術(shù),它能阻擋所有溶解性鹽和分子量大于100的有機(jī)物,但允許水分子透過,醋酸纖維素反滲透膜脫鹽率一般大于95%,反滲透復(fù)合膜脫鹽率一般大于98%。反滲透膜兩側(cè)的運(yùn)行壓差一般大于5bar。
卷式膜元件:
膜組件的選用:
◆確定元件數(shù)
◆壓力容器的選用
膜組件的排列組合:
◆分段式
◆多級(jí)式
反滲透裝置的配套件:
◆高壓泵
◆管路
◆閥門
◆儀表
RO膜需要清洗的跡象:
◆當(dāng)反滲透裝置隨著運(yùn)行在膜上會(huì)積累膠體、金屬氧化物、細(xì)菌、有機(jī)膠體、水垢等物質(zhì),造成了性能會(huì)有一定下降,當(dāng)性能下降一定程度時(shí)即產(chǎn)水量比初始或上一次清洗后降低。
◆產(chǎn)水脫鹽率下降。
◆系統(tǒng)壓差≥15%。
反滲透污染特征:
膜元件化學(xué)清洗:
下表列舉了適宜的清洗藥品,這些酸性和堿性清洗劑是標(biāo)準(zhǔn)的清洗藥品,酸性清洗劑用于清除包括鐵污染在內(nèi) 的無機(jī)污染物,而堿性清洗劑用于清洗包括微生物在內(nèi)的有機(jī)污染物。由于使用硫酸會(huì)引起硫酸鈣沉淀的危險(xiǎn),不應(yīng)選作清洗劑。最好采用膜系統(tǒng)的產(chǎn)水配制清洗液,當(dāng)然在很多情況下也可以使用經(jīng)過預(yù)處理的合格預(yù)處理出水來配制清洗液。原水可能緩沖容量很大,需要消耗更多的酸或堿才能達(dá)到規(guī)定的pH值,酸性清洗的pH約為2左右,堿性清洗的pH約為12左右。
膜元件一般清洗液:
說明:
◆(W)表示有效成份的重量百分含量;
◆按順序污染物化學(xué)式符號(hào)為:CaCO3表示碳酸鈣;CaSO4表示硫酸鈣;BaSO4表示硫酸鋇。
◆按順序清洗化學(xué)品符號(hào)為:NaOH表示氫氧化鈉;Na4EDTA表示乙二胺四乙酸四鈉,陶氏化學(xué)生產(chǎn)該產(chǎn)品的商標(biāo)為 VERSENE*;Na-SDS表示十二烷基磺酸鈉鹽,又名月硅酸鈉;HCl表示鹽酸;Na2S2O4表示亞硫酸氫鈉;H3PO4 表示磷酸;NH2SO3H表示亞硫酸氫胺。
◆為了有效的清洗硫酸鹽垢,必須盡早的發(fā)現(xiàn)和處理,由于硫酸鹽垢的溶解度隨清洗液含鹽量的增加而增加,可以在NaOH和Na4EDTA的清洗液中添加NaCl,當(dāng)結(jié)垢一周以上時(shí),硫酸鹽垢的清洗成功性值得懷疑。
◆檸檬酸是無機(jī)鹽垢的可選清洗劑。
預(yù)處理運(yùn)行參數(shù)記錄:
因?yàn)镽O/NF系統(tǒng)性能主要取決于預(yù)前處理操作是否合理,預(yù)處理儀器設(shè)備的運(yùn)行特性必須記錄下來,因?yàn)轭A(yù)處理的工藝因地而異,無法建議統(tǒng)一的記錄表格,一般而言,需記錄以下各項(xiàng):
◆每天兩次記錄任何井水或增壓泵的出水水壓。
◆每天兩次記錄所有過濾器的壓降。
◆任何不正常的操作,如故障或停機(jī)等。
納濾分離膜的內(nèi)涵:
市場(chǎng)上曾有一種流行的說法:納濾就是一種疏松的反滲透。實(shí)際上這是一種技術(shù)概念上的誤導(dǎo)。表2-2為不同膜的截留率比較。真正分離概念上的納濾是對(duì)例子具有選擇截留性的過濾膜,一種氯化鈉透過率與氯化鈉濃度成正比、且該比例大于0.4的膜。其主要用于各種料液的脫鹽和濃縮。
不同膜的截留率比較:
耐高溫膜:
普通的有機(jī)膜原件的持續(xù)操作溫度必須低于50℃,如果超過此溫度膜將很快喪失正常的性能。GE公司憑借其強(qiáng)大的膜技術(shù)研發(fā)能力開發(fā)出耐高溫膜元件:Duratherm系列,其主要應(yīng)用于:食品和飲料,制藥,電子等行業(yè)中。
Duratherm應(yīng)用流域:
Duratherm HWS熱水消毒型膜元件能夠耐受周期性90℃熱水清洗消毒,用于替代傳統(tǒng)的膜系統(tǒng)化學(xué)消毒,同時(shí)可以在≤50 ℃的條件下連續(xù)運(yùn)行。在歐美地區(qū),熱水消毒型水處理系統(tǒng)正在越來越多地被采用。下表介紹了濕熱滅菌法的操作條件(溫度和時(shí)間)
以上數(shù)據(jù)為對(duì)無性繁殖的微生物熱消毒的最低理論參數(shù),為了增加熱消毒的有效性,在實(shí)際應(yīng)用中熱消毒的溫度和時(shí)間應(yīng)高于此理論參數(shù)。
熱水消毒的有關(guān)建議:
◆在消毒之前用防污堵水進(jìn)行沖洗
◆消毒時(shí),進(jìn)水壓力不應(yīng)超過40psi(275KPa)
◆消毒時(shí),升溫和冷卻速率不應(yīng)大于5℃/分鐘
◆最高消毒溫度為90℃
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