反滲透膜元件性能劣化分析

陳小青

摘 要：水資源的短缺已成為制約鋼鐵行業(yè)發(fā)展的瓶頸問題，為降低新水消耗，廢水資源化利用為企業(yè)的發(fā)展提供了新的思路，以廢水為水源的雙膜法（超濾+反滲透）處理工藝系統(tǒng)中，由于水源水質(zhì)復(fù)雜，使得系統(tǒng)的運(yùn)行難度越來越大。本文主要針對反滲透膜元件劣化出現(xiàn)的脫鹽率降低、產(chǎn)水水質(zhì)惡化的現(xiàn)象，分析其產(chǎn)生的原因并制定相應(yīng)的預(yù)防措施，避免了反滲透膜污染及性能劣化的現(xiàn)象發(fā)生，有效保證產(chǎn)水水質(zhì)，取得了良好效果。

關(guān)鍵詞：反滲透膜；脫鹽率；水質(zhì)；性能劣化

中圖分類號：TS275 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）03-0005-01

1 前言

雙膜法（超濾+反滲透）組合工藝，由于操作簡單、易于管理，運(yùn)行高效，產(chǎn)水水質(zhì)穩(wěn)定，被廣泛應(yīng)于軟水、脫鹽水的制取，在冶金廢水為水源制取軟水、脫鹽水的深度處理中，雙膜法（超濾+反滲透）組合工藝的應(yīng)用更是廣泛，受水源水質(zhì)的影響膜的污染不可避免。就反滲透膜元件來講，連續(xù)使用年限一般為5—7年，但在實際使用過程中，存在反滲透膜劣化損壞，脫鹽率降低、水質(zhì)惡化、膜更換率高等現(xiàn)象。反滲透膜的劣化損壞直接影響產(chǎn)水品質(zhì)、影響公司生產(chǎn)效益。

本文主要分析反滲透膜的污染及性能劣化的原因。對反滲透膜進(jìn)行加壓染料試驗、剖膜分析查找原因，有針對性進(jìn)行工藝優(yōu)化及技術(shù)改造，使問題得以解決，保證產(chǎn)水水質(zhì)，滿足生產(chǎn)需求。

2 原因分析及檢測方法

反滲透膜元件的結(jié)構(gòu)形式：外觀為螺旋型，它的膜形成袋狀，袋內(nèi)有多孔支撐網(wǎng)，袋的開口端與中心管相同，兩塊袋狀膜之間有膜網(wǎng)隔開。然后把這些膜和網(wǎng)卷成一個螺旋式反滲透組件，將此組件在密閉的容器內(nèi)即成反滲透裝置。結(jié)構(gòu)如圖1，反滲透膜截面如圖2。

優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小；單位體積中膜的表面積大。

缺點是：容易堵塞，清洗困難，因此對原水的預(yù)處理要求較嚴(yán)，由于脫鹽層極薄，因此不適于含懸浮固體的料液；料液流動線路短；壓力消耗高。

2.1 存在問題

（1）產(chǎn)水電導(dǎo)率升高、水質(zhì)惡化。（2）清洗頻繁、產(chǎn)水通量下降。（3）一段壓差增大，可達(dá)0.39MPa，二段壓差基本不變。（4）保安過濾器濾芯更換頻繁，約0.5個更換一次。

2.2 污染物的初步判斷

（1）打開一段進(jìn)水端膜端板，壓力容器內(nèi)壁有較強(qiáng)的滑膩感，伴有腥臭味，在進(jìn)水端面有白色塊狀；打開二段濃水端端板，膜端面較干凈，壓力容器內(nèi)壁及抗應(yīng)力器有滑膩感，伴有較淡的腥臭味。（2）實驗。取少量污染物分別用鹽酸、氫氧化鈉浸泡，分別有如下現(xiàn)象：

酸浸泡：污染物量減少，顏色變淡。

堿浸泡：污染物量減少。

取少量污染物，曬干后用火燒，有類似燒焦羽毛的味道。

根據(jù)以上所做的實驗、表觀現(xiàn)象及工藝特點綜合分析，初步判斷污染物為以膠體、有機(jī)物、微生物為主綜合污染物。

2.3 反滲透膜性能劣化判斷

（1）反滲透運(yùn)行過程中，尤其時廢水深度處理系統(tǒng)中使用的反滲透膜，由于水質(zhì)成分復(fù)雜、水源水質(zhì)波動較大，系統(tǒng)段間壓差增長較快。清洗、沖洗、停機(jī)、倒機(jī)、爆破膜等操作較頻繁，由于操作不慎或誤操作、系統(tǒng)爆破膜損壞、設(shè)計不合理等原因?qū)е孪到y(tǒng)產(chǎn)生背壓超過反滲透的自身要求，造成反滲透膜葉片及產(chǎn)水管黏膠處在背壓作用下開裂，使?jié)恹}水進(jìn)入產(chǎn)水中，導(dǎo)致產(chǎn)水水質(zhì)惡化。（2）膜法水處理工藝在制取軟水、脫鹽水的過程中，為抑制菌藻滋生需投加殺菌劑其中包括非氧化型殺菌劑、氧化性殺菌劑（次氯酸鈉），反滲透進(jìn)水中要求余氯的含量小于0.05mg/l，超出部分需采用亞硫酸氫鈉進(jìn)行中和，否則氧化反滲透膜，對反滲透膜涂層造成不可逆轉(zhuǎn)的損傷。投加還原劑（亞硫酸氫鈉）的濃度過高在反滲透膜元件流道中結(jié)晶形成顆粒狀，或保安過濾器濾芯失效使給水中的顆粒物無法有效去除。在水流的推動下劃傷極薄脫鹽涂層，反滲透膜葉片泄露，濃水匯入產(chǎn)水中，導(dǎo)致產(chǎn)水水質(zhì)惡化。（3）在反滲透膜運(yùn)行過程中由于阻垢劑投加量偏小或投加設(shè)備出現(xiàn)故障，尤其在中水深度處理系統(tǒng)中，反滲透出現(xiàn)二段結(jié)垢現(xiàn)象，導(dǎo)致產(chǎn)水水質(zhì)惡化。

2.4 試驗

為進(jìn)一步確定產(chǎn)水惡化的原因，我們采取反滲透膜元件加壓染料方法進(jìn)行實驗。為了確定單支反滲透膜元件脫鹽率下降的原因及具體位置，在對反滲透膜元件進(jìn)行解剖之前，配制染料溶液對反滲透膜元件進(jìn)行加壓運(yùn)行，所用染料為若丹明B（堿性蕊香紅，一種紅色熒光染料），產(chǎn)水出現(xiàn)紅色代表該反滲透膜元件受到破壞。解剖經(jīng)過染色處理過的反滲透膜元件，查看染料的漏點，在膜有損壞的區(qū)域會殘留紅色。如果紅色染料出現(xiàn)在反滲透膜膜葉和產(chǎn)水集水管黏膠處，說明膜元件受過較大的背壓。如果紅色染料出現(xiàn)在膜片上呈點狀，則說明該膜元件屬于膜片劃傷。

3 預(yù)防措施

（1）對采用廢水深度處理的系統(tǒng)，特別是來水氨氮高、COD、細(xì)菌總數(shù)較高的的系統(tǒng)，在采取合理的預(yù)處理工藝的同時，加強(qiáng)水質(zhì)管理、及時更換過濾器濾芯，并加強(qiáng)對來水的殺菌處理，投加有效的非氧化性殺菌劑；并當(dāng)系統(tǒng)受到有機(jī)微生物污染時，采取必要有效的清洗措施，對系統(tǒng)徹底清洗，消除系統(tǒng)污染。

（2）在防止反滲透膜性能劣化現(xiàn)象方面，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格執(zhí)行系統(tǒng)操作規(guī)程，在線控制合理投加阻垢劑、還原劑，及時檢查更換保安過濾器濾芯并對給水管道進(jìn)行沖洗，可有效防止脫鹽涂層劃傷、二段結(jié)垢的現(xiàn)象發(fā)生。保證本系統(tǒng)設(shè)備無故障運(yùn)行、平穩(wěn)升壓（30～60S）防止產(chǎn)生水錘現(xiàn)象；增加止回閥或調(diào)整純水箱位置防止產(chǎn)生背壓；可有效防止反滲透膜葉片及產(chǎn)水管黏膠處在背壓作用下開裂的現(xiàn)象產(chǎn)生。

4 結(jié)語

本文對反滲透膜元件污堵嚴(yán)重、反滲透膜脫鹽率降低，產(chǎn)水水質(zhì)惡化的現(xiàn)象現(xiàn)象分析，通過剖膜實驗、染料加壓試驗等方法做進(jìn)一步驗證，并制定相應(yīng)的預(yù)防措施，可有效預(yù)防反滲透膜污堵、脫鹽率下降、水質(zhì)惡化及反滲透膜性能劣化現(xiàn)象發(fā)生，為保證反滲透系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供技術(shù)支撐，在反滲透系統(tǒng)中具有推廣價值。

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