收藏|膜技術(shù)應用中常見(jiàn)的問(wèn)題及解決辦法
膜系統運轉一段時(shí)間后,有時(shí)處理能力明顯下降,達不到設計產(chǎn)能。產(chǎn)生這種現象的原因主要與膜系統工作環(huán)境、選型設計、安裝施工、運行管理和膜產(chǎn)品性能等有關(guān)。此外,與膜系統(MBR、UF或RO)本身也有一定關(guān)系。
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廢水水溫低于設計溫度(常見(jiàn)于季節性變化),會(huì )導致膜出水性能下降;水質(zhì)中污染物種類(lèi)、濃度和水體黏度的變化,也會(huì )導致膜的透水性能低于預期值。解決這些問(wèn)題,需要在膜系統設計之初,考慮全年最低水溫和水質(zhì)的波動(dòng)幅度,在選膜面積時(shí)留出一定的安全余量。
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由于設計經(jīng)驗不足,過(guò)多考慮成本導致選用的膜面積安全余量不足,對膜的產(chǎn)水通量估計過(guò)高等,都會(huì )使膜達不到設計產(chǎn)能。無(wú)論是MBR膜、UF膜還是RO膜,都必須保證足夠的膜面積。需按照穩定膜通量而非初始通量來(lái)進(jìn)行選型設計。壓力不足、流體分布不均,導致水流或氣流偏流,也會(huì )影響整體膜性能,對于UF系統和RO系統更是如此。對于RO系統,膜面流速過(guò)低,會(huì )導致污染物沉積,引起堵塞。解決的方法是改善泵、水路和氣路設計,使多組膜能均擔處理負荷,避免部分膜超負荷產(chǎn)水,而部分膜未發(fā)揮作用。若清洗維護功能設計不足,尤其是無(wú)產(chǎn)水自沖洗功能,可通過(guò)改善氣洗、水洗和藥洗設計,設置合適的沖洗頻率和水量等參數加以解決。
進(jìn)膜前無(wú)前置過(guò)濾保護設施,會(huì )導致膜系統堵塞。解決方法為:對于MBR系統,增設1~3 mm超細格柵;對于UF系統,增設100 μm級粗濾器;對于RO系統,增設5 μm級精密濾器。UF及RO系統中,還會(huì )產(chǎn)生微生物黏泥堵塞,影響膜正常產(chǎn)水。解決方法為:增設紫外線(xiàn)滅菌器或投加殺菌劑;對于RO膜系統,選用無(wú)磷阻垢劑,減緩微生物滋生;定期對系統進(jìn)行清洗維護。前處理能力設計過(guò)低或效果變差,導致進(jìn)膜水質(zhì)惡化,對膜系統尤其是RO系統影響很大。解決方法為:改善前處理,保證膜系統進(jìn)水水質(zhì);對于UF系統,改善其前置過(guò)濾器效果;對于RO系統,保證進(jìn)水污染指數(SDI)合格。
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膜系統制造安裝過(guò)程中,未及時(shí)清理雜物會(huì )導致雜質(zhì)殘留過(guò)多,從而影響膜的產(chǎn)水性能。尤其是焊渣、尖銳或絲狀物等,嚴重時(shí)會(huì )導致膜絲、膜片破損。對于MBR膜,需將池內雜質(zhì)清理干凈后再進(jìn)水;對于UF及RO系統,先將前段管路系統沖洗干凈,運轉前置過(guò)濾器,然后再進(jìn)水。
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正確加入藥劑,尤其是阻垢劑,對RO系統非常重要。此外,還要根據工況及時(shí)沖洗或采取藥洗,恢復膜性能。設計經(jīng)驗不足導致回收率過(guò)高,或人為操作超過(guò)設計回收率,也會(huì )導致膜處理能力的下降。對UF系統,可采用錯流過(guò)濾而非死端過(guò)濾;對RO膜要加大濃水排放,降低回收率,減少膜串聯(lián)的數量或加大回流量。
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膜本身的抗污染性和親水性差,穩定通量值低,運轉一段時(shí)間后,也會(huì )使膜的處理能力降低。對此,可選用抗污染性強、清洗恢復性好的PVDF(聚偏氟乙烯)材質(zhì)膜。對于MBR和UF系統,要選用耐久且親水性好的膜。
膜使用壽命周期短體現在兩個(gè)方面:一是膜本身永久性受損,不能再產(chǎn)出足量、足質(zhì)的水,需要更換才能解決;二是膜受?chē)乐匚廴竞髸簳r(shí)性受損,需要頻繁清洗才能恢復產(chǎn)水能力,實(shí)際使用時(shí)間和清洗周期較短,難以適應生產(chǎn)要求。該問(wèn)題可從工藝設計上加以解決,如提高膜本身的質(zhì)量,同時(shí)加強環(huán)境、制造施工和運行管理等。
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保護性設計不足,會(huì )導致膜產(chǎn)生不可恢復性受損。根據受損的種類(lèi)不同,其解決方法也各異。例如,為避免膜絲、膜片被劃傷,可加裝前置過(guò)濾器;為防止RO膜被氧化性物質(zhì)氧化,加裝ORP儀表和還原劑自動(dòng)投加裝置;為防止超壓性物理?yè)p傷,可加裝壓力保護設施;為防止膜絲、膜片受水錘沖擊破裂,需設計減緩水錘細節。設計經(jīng)驗欠缺或過(guò)于節省材料成本,會(huì )造成實(shí)際選用膜面積嚴重不足;單位面積超負荷運轉、污染嚴重,也需頻繁清洗。
為此,膜面積需要根據穩定膜通量選型設計,對無(wú)經(jīng)驗水質(zhì),需通過(guò)中試驗證設計數據。對于RO系統,膜串聯(lián)數量過(guò)多,亦會(huì )導致后段膜污染嚴重且難以清洗恢復。解決方法是合理設計RO膜的串聯(lián)數量,當采用兩段式RO設計時(shí),設計分段清洗。此外,前處理能力偏小,導致膜進(jìn)水水質(zhì)超標,強行運轉,亦會(huì )縮短膜的使用壽命。對此,需改善前處理工藝,保證膜系統進(jìn)水水質(zhì)符合要求。
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UF/MBR膜受膜絲材料和制造工藝限制,易斷絲,抗污染性和抗老化性差,反洗及拉伸強度低。推薦選用長(cháng)壽命、高抗拉強度的編織管增強PVDF膜。RO膜流通通道小、膜片抗污染性差,應盡量選用寬流道RO膜,根據水質(zhì)有針對性地選取抗污染膜。
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制造安裝過(guò)程中,膜系統混入雜物尤其是尖利異物,會(huì )劃傷膜絲、膜片。解決方法為:對于MBR膜,需將池內雜質(zhì)清理干凈后再進(jìn)水;對于UF 及RO系統,必須先將前段管路系統沖洗干凈后,運轉前置過(guò)濾器,然后再進(jìn)水。
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未正確或及時(shí)加藥,尤其是RO系統的阻垢劑投加不及時(shí),會(huì )導致膜嚴重堵塞。在設計正確的前提下,按操作規程正確運營(yíng)維護。膜系統在高壓差下運轉,會(huì )導致超微濾膜絲斷裂和RO膜片受損。為此,需巡檢跨膜壓差和膜組壓降,根據工況及時(shí)進(jìn)行恢復性清洗,嚴防超壓差運轉?;瘜W(xué)清洗時(shí),強酸、強堿和強氧化性藥劑會(huì )使膜產(chǎn)生不可恢復性的化學(xué)損傷。因此,操作者需熟練掌握化學(xué)清洗工藝,避免強酸和強堿環(huán)境;而RO膜則嚴禁采用強氧化性藥劑清洗。
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水溫高于45 ℃,會(huì )使膜的使用壽命縮短。一般需將水溫控制在40 ℃以下,必要時(shí)采取降溫措施。對于RO系統,廢水中含有強氧化性物質(zhì)或易沉淀物質(zhì),會(huì )導致膜使用周期縮短。設計系統時(shí),從其安全性角度考慮,增加預處理安全余量,加裝保護性停機設計,可避免引發(fā)這類(lèi)問(wèn)題。
MBR、UF系統的運行成本并非很高;RO系統因為有高壓泵,且需投加專(zhuān)用阻垢劑,運行成本較高。從優(yōu)化設計角度入手,可從以下幾方面降低RO系統的運行成本:
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常規反滲透膜運行壓力為1.3~1.5 MPa,超低壓反滲透膜運行壓力為0.8 MPa左右甚至更低(與水溫密切相關(guān)),可節約30%以上電耗。對于大型RO系統,基本可抵消膜70%以上的年折舊費用,節約更為顯著(zhù)。
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高壓泵配變頻器除了可以減緩水泵啟動(dòng)時(shí)的水錘沖擊,還可通過(guò)設定合理的運行壓力,降低閥門(mén)節流耗能,全年至少可季度性節能15%以上。
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通過(guò)分析水質(zhì)數據,優(yōu)化藥劑投加量,通??晒澕s20%甚至更高的藥劑費用。
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通過(guò)適當增大膜面積,可在一定程度上降低膜的運行壓力,降低電耗。
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RO 產(chǎn)水水質(zhì)較優(yōu),通??梢耘c一定比例的MBR或UF產(chǎn)水混合,提高系統回收率,降低RO系統的運行規模,從而節約運行成本。
(來(lái)源:環(huán)保新課堂)