膜法水處理-預(yù)處理篇
預(yù)處理的作用及目標(biāo)
1.預(yù)處理系統(tǒng)的重要性
反滲透系統(tǒng)包括原水的預(yù)處理,、反滲透裝置、后處理三部分,。RO系統(tǒng)對原水的預(yù)處理有它特定的要求,。由于原水的種類繁多，其成分也非常復(fù)雜,，針對原水水質(zhì)情況及RO系統(tǒng)回收率等主要工藝設(shè)計參數(shù)的要求,，選擇合適的預(yù)處理工藝系統(tǒng),，減少對RO膜的污堵、結(jié)垢,，防止RO膜脫鹽率,、產(chǎn)水率的降低，尤其是針對目前水源日趨匱乏,、水質(zhì)日趨惡化,，選擇一個正確的預(yù)處理系統(tǒng)，將直接影響整個水處理系統(tǒng)的功能,。眾所周知,，RO系統(tǒng)運行失敗，多數(shù)情況是由于預(yù)處理系統(tǒng)功能不完善造成的,。為了確保反滲透過程的正常進行,，必須對原水進行嚴(yán)格的預(yù)處理。
2.反滲透系統(tǒng)的水源
反滲透原水的種類很多,，有各種天然水,、市政水和工業(yè)廢水等。天然水包括地表水和地下水兩種,。地表水的范圍很廣,，包括江河、湖泊,、水庫,、海洋等。地下水則存在于土壤和巖石內(nèi),，由雨水和地表水經(jīng)過地層的滲流而形成,。市政二級污水、電廠冷卻排污水等工業(yè)水源將成新的途徑,。水源的選擇將直接影響到水處理工藝的確定和水處理成本,。
3.預(yù)處理的目的
使反滲透膜性能降低的主要因素有：
（1）膜發(fā)生化學(xué)降解，如芳香族聚酰胺受氯等氧化劑及強酸強堿的破壞,；
（2）膜表面難溶鹽結(jié)垢,；
（3）膜受進水懸浮物、膠體污堵,；
（4）膜受微生物,、菌藻等黏附、侵蝕后造成污堵與膜降解,；
（5）大分子有機物對膜污堵以及小分子有機物被膜吸附,。
反滲透效率與壽命與原水預(yù)處理效果密切相關(guān)，預(yù)處理的目的就是要把進水對膜的污染、結(jié)垢,、損傷等降到最低,，從而使系統(tǒng)產(chǎn)水量、脫鹽率,、回收率及運行成本最優(yōu)化,。因此，良好的預(yù)處理對RO裝置長期安全運行是十分重要的,。其目的細(xì)分為：
（1）除去懸浮固體,，降低濁度,；
（2）控制微生物的生長,；
（3）抑制與控制微溶鹽的沉積；
（4）進水溫度和pH的調(diào)整,；
（5）有機物的去除,；
（6）金屬氧化物和硅的沉淀控制。
4.預(yù)處理的目標(biāo)
為了保證反滲透系統(tǒng)的水回收率,、透過水質(zhì)量,、透過水流量的穩(wěn)定、運行費用的最低化,、膜使用壽命的最佳化等,，必須進行完善的預(yù)處理。具體的目標(biāo)為：
（1）防止膜表面發(fā)生污染,，即必須盡量去除懸浮固體,、微生物、膠體物質(zhì)及有機物,，從而防止這些物質(zhì)在膜表面沉積或污堵在膜元件水流通道,；
（2）防止膜表面發(fā)生結(jié)垢，即必須盡量抑制難溶鹽如CaCO3,、CaSO4,、BaSO4、SrSO4,、CaF2以及鐵,、錳、鋁,、硅化合物等在膜表面的沉積,；
（3）防止膜承受物理和化學(xué)損傷，即必須盡量避免高溫,、極端的酸性水或堿性水,、氧化劑等對膜的影響。
5.反滲透系統(tǒng)進水指標(biāo)
原水水質(zhì)指標(biāo)的全分析，對于反滲透系統(tǒng)工程是最基礎(chǔ)也是最重要的工作,，也是確定預(yù)處理工藝流程最重要的化學(xué)指標(biāo)根據(jù),。
（1）SDI
反滲透預(yù)處理中采用污泥密度指數(shù)（SDI），有時也稱為污染指數(shù)（FI）來判斷進水中膠體和顆粒物質(zhì)的污染程度,。這個方法比濁度測定更能反映水質(zhì)情況,，它已經(jīng)被反滲透行業(yè)普遍接收和認(rèn)可，是反滲透預(yù)處理系統(tǒng)中必須檢測的重要指標(biāo),。在RO系統(tǒng)日常運行中,，建議每天測定3次結(jié)果供分析。東麗的設(shè)計導(dǎo)則要求進水的SDI≤5,。而一般干凈的井水的SDI<1,，則不必進行去除膠體的預(yù)處理。
SDI是在2.1Kg/c㎡（30psi）的給水壓力下,，單位時間與單位面積內(nèi)0.45μm特定濾膜被污堵的百分率,。測試方法如下：
(a)將SDI測試裝置如右圖組裝；
(b)將SDI測試裝置與測試點連接（測試點通常選在壓力穩(wěn)定的RO低壓進水口前）,；
(c)將微濾膜片裝入測試過濾器并將給水的壓力穩(wěn)定在2.1Kg/cm2(30psi)之內(nèi),，注意：將膜片正向平展置于測試儀內(nèi)，用少量凈水將膜片完全濕融,，不容許有氣泡存在于膜片與測試儀之間,，以免影向測試效果。
(d)在過濾器下放置一只500ml量筒,，準(zhǔn)備收集過濾水,；
(e)開閥門，測定收集500ml水樣所需時間Ti,，并使水繼續(xù)流,；
(f)15分鐘后，再測定收集500ml水樣所需時間Tf,；如果收集100ml水樣的時間超60秒,，則表明膜面被污堵，無需再繼續(xù)進行測試,；
(g)關(guān)閉閥門,，將測試過濾器中的膜片取出以便進一步的分析；
（2）溫度,、pH
進水的溫度是影響反滲透系統(tǒng)產(chǎn)水量的重要因素,，對于溫度較低或較高的原水可根據(jù)膜元 件的溫度使用要求采取適當(dāng)?shù)拇胧┯枰哉{(diào)節(jié)。
另外調(diào)節(jié)pH是控制碳酸鈣結(jié)垢的最簡單的方法,，通過測定及計算濃水的拉格朗日飽和指 數(shù)（LSI）或史蒂夫戴維斯穩(wěn)定指數(shù)（S&DSI）,，可以判斷碳酸鈣結(jié)垢的可能性,。但是過低或過 高pH值可能會造成膜損傷，請參考膜元件技術(shù)規(guī)范書有關(guān)pH的范圍要求,。
（3）生物污染評估
進水是生物污染來源之一,，微生物進入反滲透系統(tǒng)時會在膜表面吸附或繁殖，特別是在濃 縮側(cè)由于有機物等營養(yǎng)物的大量積蓄而發(fā)生微生物污染的現(xiàn)象,。濃水中總細(xì)菌數(shù)的迅速增加是微生物污染的特征之一,，對膜元件進行解剖，分析細(xì)菌數(shù)量,、品種以及TOC,、蛋白、ATP等可 證實微生物污染的存在,。
（4）氧化劑
由于聚酰胺反滲透膜材質(zhì)本身不能承受氧化劑,，所以進水中必須去除游離氯、高錳酸鹽,、 過硫酸鹽,、六價鉻,、過氧化物,、臭氧等氧化劑。
（5）油分及有機溶劑
反滲透的進水中不得含有油分和有機溶劑,。油分會附著在膜表面造成透過水量降低,，有機 溶劑會在膜表面發(fā)生相分離而破壞機能層。
（6）化學(xué)污染物
反滲透的進水中不得含有陽離子高分子絮凝劑,、陽離子界面活性劑,、環(huán)氧樹脂涂料及陰離子交換樹脂的溶出物，這些化學(xué)物質(zhì)會在膜表面形成化學(xué)污染,，造成透過水量的降低,。膜表面雖然與新膜看上去很接近，但ppb單位的極微量的原因物質(zhì)也會引起透過水量的降低,，而且一般的化學(xué)清洗也無法使膜恢復(fù)性能,。
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