〈超濾進(jìn)水水質(zhì)要求

1、超濾進(jìn)水水質(zhì)要求一、超濾進(jìn)水水質(zhì)要求前處理:超濾法在水處理及其他工業(yè)凈化、濃縮、分離過程中，可以作為工藝過程的預(yù)處理，也可以 作為工藝過程的深度處理。在廣泛應(yīng)用的水處理工藝過程中，常作為深度凈化的手段。根據(jù)中空 纖維超濾膜的特性，有一定的供水前處理要求。因?yàn)樗械膽腋∥?、膠體、微生物和其他雜質(zhì)會(huì) 附于膜表面，而使膜受到污染。由于超濾膜水通量比較大，被截留雜質(zhì)在膜表面上的濃度迅速增 大產(chǎn)生所謂濃度極化現(xiàn)象，更為嚴(yán)重的是有一些很細(xì)小的微粒會(huì)進(jìn)入膜孔內(nèi)而堵塞水通道。另外， 水中微生物及其新陳代謝產(chǎn)物生成粘性物質(zhì)也會(huì)附著在膜表面。這些因素都會(huì)導(dǎo)致超濾膜透水率 的下降以及分離性能的變化。同時(shí)對超濾供水溫

2、度、PH值和濃度等也有一定限度的要求。因此對 超濾供水必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理和調(diào)整水質(zhì)，滿足供水要求條件，以延長超濾膜的使用壽命，降 低水處理的費(fèi)用。A、微生物（細(xì)菌、藻類）的殺滅：當(dāng)水中含有微生物時(shí)，在進(jìn)入前處理系統(tǒng)后，部分被截留微生物可能粘附在前處理系統(tǒng)，如 多介質(zhì)過濾器的介質(zhì)表面。當(dāng)粘附在超濾膜表面時(shí)生長繁殖，可能使微孔完全堵塞，甚至使中空 纖維內(nèi)腔完全堵塞。微生物的存在對中空纖維超濾膜的危害性是極為嚴(yán)重的。除去原水中的細(xì)菌 及藻類等微生物必須重視。在水處理工程中通常加入NaClO、03等氧化劑，濃度一般為15mg/l。 此外，紫外殺菌也可使用。在實(shí)驗(yàn)室中對中空纖維超濾膜組件進(jìn)行滅菌處理，

3、可以用雙氧水（H2 02）或者高錳酸鉀水溶液循環(huán)處理3060min。殺滅微生物處理僅可殺滅微生物，但并不能從水 中去除微生物，僅僅防止了微生物的滋長。B、降低進(jìn)水混濁度：當(dāng)水中含有懸浮物、膠體、微生物和其他雜質(zhì)時(shí)，都會(huì)使水產(chǎn)生一定程度的混濁，該混濁物 對透過光線會(huì)產(chǎn)生阻礙作用，這種光學(xué)效應(yīng)與雜質(zhì)的多少，大小及形狀有關(guān)系。衡量水的混濁度 一般以蝕度表示，并規(guī)定1mg/lSiO2所產(chǎn)生的濁度為1度，度數(shù)越大，說明含雜量越多。在不同 領(lǐng)域?qū)┧疂岫扔胁煌囊螅?，對一般生活用水，濁度不?yīng)大于5度。由于濁度的測量是 把光線透過原水測量被水中顆粒物反射出的光量、顏色、不透明性，顆粒的大小、數(shù)量和形狀

4、均 影響測定，濁度與懸浮物固體的關(guān)系是隨機(jī)的。對于小于若干微米的微粒，濁度并不能反映。在膜法處理中，精密的微結(jié)構(gòu)，截留分子級甚至離子級的微粒，用濁度來反映水質(zhì)明顯是不 精確的。為了預(yù)測原水污染的傾向，開發(fā)了 SDI值試驗(yàn)。SDI值主要用于檢測水中膠體和懸浮物等微粒的多少，是表征系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)的重要指標(biāo)。SDI 值的確定方法一般是用孔徑為0.45p m微孔濾膜在0.21MPa恒定水流壓水力下，首先記錄通水開 始濾過500ml水樣所需的時(shí)間t0，然后在相同條件下繼續(xù)通水15min，再次記錄濾過500ml水樣 所需時(shí)間t15，然后根據(jù)下式計(jì)算：SDI= （1-t0/t15）X100/15水中SDI的值

5、的大小大致可反映膠體污染程度。井水的SDIV3，地表水SDI在5以上，SDI 極限值為6.66，即需進(jìn)行預(yù)處理。超濾技術(shù)對SDI值的降低最為有效，經(jīng)中空纖維超濾膜處理水的SDI=0，但當(dāng)SDI過大時(shí)， 特別是較大顆粒對中空纖維超濾膜有嚴(yán)重的污染，在超濾工藝中，必須進(jìn)行預(yù)處理，即采用石英 砂、活性炭或裝有多種濾料的過濾器過濾，至于采取何種處理工藝尚無固定的模式，這是因?yàn)楣?水來源不同，因而預(yù)處理方法也各異。例如，對于具有較低濁度的自來水或地下水，采用510p m的精密過濾器（如蜂房式、熔噴式 及PE燒結(jié)管等），一般可降低到5左右。在精密過濾器之前，還必須投加絮凝劑和放置雙層或多 層介質(zhì)過濾器過濾

6、，一般情況下，過濾速度不超過10m/h，以78m/h為宜，濾水速度越慢，過 濾水質(zhì)量越好。C、懸浮物和膠體物質(zhì)的去除：對于粒徑5p m以上的雜質(zhì)，可以選用5p m過濾精度的濾器去除，但對于0.35 m間的 微細(xì)顆粒和膠體，利用上述常規(guī)的過濾技術(shù)很難去除。雖然超濾對這些微粒和膠體有絕對的去除 作用，但對中空纖維超濾膜的危害是極為嚴(yán)重的。特別是膠體粒子帶有電荷，是物質(zhì)分子和離子 的聚合體，膠體所以能在水中穩(wěn)定存在，主要是同性電荷的膠體粒子相互排斥的結(jié)果。向原水中 加入與膠體粒子電性相反的荷電物質(zhì)（絮凝劑）以打破膠體粒子的穩(wěn)定性，使帶荷電的膠體粒子 中和成電中性而使分散的膠體粒子凝聚成大的團(tuán)塊，而后

7、利用過濾或沉降便可以比較容易去除。 常用的絮凝劑有無機(jī)電解質(zhì)，如硫酸鋁、聚合氯化鋁、硫酸亞鐵和氯化鐵。有機(jī)絮凝劑如聚丙稀 酰胺、聚丙稀酸鈉、聚乙稀亞胺等。由于有機(jī)絮凝劑高分子聚合物能通過中和膠粒表面電荷，形 成氫鍵和“搭橋”使凝聚沉降在短時(shí)間內(nèi)完成，從而使水質(zhì)得到較大改善，故近年來高分子絮凝 劑有取代無機(jī)絮凝劑的趨勢。在絮凝劑加入的同時(shí)，可加入助凝劑，如PH調(diào)節(jié)劑石灰、碳酸鈉、氧化劑氯和漂白粉，加固 劑水下班及吸附劑聚丙稀酰胺等，提高混凝效果。絮凝劑常配制成水溶液，利用計(jì)量泵加入，也可使用安裝在供水管道上的噴射器直接將其只 入水處理系統(tǒng)。D、可溶性有機(jī)物的去除：可溶性有機(jī)物用絮凝沉降、多介質(zhì)過

8、濾以及超濾均無法徹底去除。目前多采用氧化法或者吸 咐法。（1）氧化法利用氯或次氯酸鈉（NaClO）進(jìn)行氧化，對除去可溶性有機(jī)物效果比較好，另外 臭氧（O3）和高錳酸鉀（KMnO4）也是比較好的氧化劑，但成本略高。（2）吸附法 利用活性炭或大孔吸附樹脂可以有效除去可溶性有機(jī)物。但對于難以吸附的醇、 酚等仍需采用氧化法處理。E、供水水質(zhì)調(diào)整：（1）供水溫度的調(diào)整超濾膜透水性能的發(fā)揮與溫度高低有直接的關(guān)系，超濾膜組件標(biāo)定的透水速率一般是用純水 在25C條件下測試的，超濾膜的透水速率與溫度成正比，溫度系數(shù)約為0.02/1C，即溫度每升高 1C，透水速率約相應(yīng)增加2.0%。因此當(dāng)供水溫度較低時(shí)（如V5C

9、），可采用某種升溫措施， 使其在較高溫度下運(yùn)行，以提高工作效率。但當(dāng)溫度過高時(shí)，同樣對膜不利，會(huì)導(dǎo)致膜性能的變 化，對此，可采用冷卻措施，降低供水溫度。（2）供水PH值的調(diào)整用不同材料制成的超濾膜對PH值的適應(yīng)范圍不同，例如醋酸纖維素適合PH=46, PAN和PV DF等膜，可在PH=212的范圍內(nèi)使用，如果進(jìn)水超過使用范圍，需要加以調(diào)整，目前常用的PH 調(diào)節(jié)劑主要有酸（HCl和H2SO4）等和堿（NaOH等）。由于溶液中無機(jī)鹽可以透過超濾膜，不存在無機(jī)鹽的濃度極化和結(jié)垢問題，因此在預(yù)處理水 質(zhì)調(diào)整過程中一般不考慮它們對膜的影響，而重點(diǎn)防范的是膠質(zhì)層的生成、膜污染和堵塞的問題。2、超濾進(jìn)水水質(zhì)

10、要求的操作參數(shù)：正確的掌握和執(zhí)行操作參數(shù)對超濾系統(tǒng)的長期和穩(wěn)定運(yùn)行是極為重要的，操作參數(shù)一般主要 包括：流速、壓力、壓力降、濃水排放量、回收比和溫度。A、流速：流速是指原液（供給水）在膜表面上的流動(dòng)的線速度，是超濾系統(tǒng)中的超濾一項(xiàng)重要操作參 數(shù)。流速較大時(shí)，不但造成能量的浪費(fèi)和產(chǎn)生過大的壓力降而且加速超濾膜分裂性能的衰退。反 之，如果流速較小，截留物在膜表面形成的邊界層厚度增大，引起濃度極化現(xiàn)象，既影響了透水 速率，又影響了透水質(zhì)量。最佳流速是根據(jù)實(shí)驗(yàn)來確定的。中空纖維超濾膜，在進(jìn)水壓力維持在 0.2MPa以下時(shí)，內(nèi)壓膜的流速僅為0.1m/s,該流速的流型處在完全層流狀態(tài)。外壓膜可獲得較大 的

11、流速。毛細(xì)管型超濾膜，當(dāng)毛細(xì)管直徑達(dá)3mm時(shí)，其流速可適當(dāng)提高，對減少濃縮邊界層有利。 必須指出兩方面問題，其一是流速不能任意確定，由進(jìn)口壓力與原液流量有關(guān)，其二是對于中空 纖維或毛細(xì)管膜而言，流速在進(jìn)口端是不一致的，當(dāng)濃縮水流量為原液的10%時(shí)，出口端流速近 似為進(jìn)口端的10%，此外提高壓力增加了透過水量，對流速的提高供獻(xiàn)極微。因此增加毛細(xì)管直 徑，適當(dāng)提高濃縮水排量（回流量），可以使流速獲得提高，特別是在超濾濃縮過程中，如電泳 漆的回收時(shí)可有效提高其超濾速率。在允許的壓力范圍內(nèi)，提高供給水量，選擇最高流速，有利于中空纖維超濾膜性能的保證。B、壓力和壓力降：中空纖維超濾膜的工作壓力范圍為0.

12、10.6MPa，是泛指在超濾的定義域內(nèi)，處理溶液通常 所使用的工作壓力。分離不同分子量的物質(zhì)，需要選用相應(yīng)截留分子量的超濾膜，則操作壓力也 有所不同。一般塑殼中空纖維內(nèi)壓膜，外殼耐壓強(qiáng)度小于0.3MPa，中空纖維耐壓強(qiáng)度一般也低于 0.3MPa，因而工作壓力應(yīng)低于0.2MPa，而膜的兩側(cè)壓差應(yīng)不大于0.1MPa。外壓中空纖維超濾膜耐 壓強(qiáng)度可達(dá)0.6MPa，但對于塑殼外壓膜組件，其工作壓力亦為0.2MPa。必須指出，由于內(nèi)壓膜直 徑較大，當(dāng)用作外壓膜時(shí)，易于壓扁并在粘結(jié)處切斷，引起損壞，因此內(nèi)外壓膜不能通用。當(dāng)需要超濾液具有一定壓力以供下一工序使用時(shí)，應(yīng)采用不銹鋼外殼超濾膜組件，該中空纖 維超

13、濾膜組件，使用壓力達(dá)到0.6MPa，而提供超濾液的壓力可達(dá)30m水柱，即0.3MPa壓強(qiáng)，但 必須保持中空纖維超濾膜內(nèi)外兩側(cè)壓差不大于0.3MPa。在選擇工作壓力時(shí)除根據(jù)膜及外殼耐壓強(qiáng)度為依據(jù)外，必須考慮膜的壓密性，及膜的耐污染 能力，壓力越高透水量越大，相應(yīng)被截留的物質(zhì)在膜表面積聚越多，阻力越大，會(huì)引起透水速率 的衰減。此外進(jìn)入膜微孔中的微粒也易于堵塞通道?？傊?，在可能的情況下，選擇較低工作壓力， 對膜性能的充分發(fā)揮是有利的。中空纖維超濾膜組件的壓力降，是指原液進(jìn)口處壓力與濃縮液出口處壓力之差。壓力降與供 水量，流速及濃縮水排放量有密切關(guān)系。特別對于內(nèi)壓型中空纖維或毛細(xì)管型超濾膜，沿著水流

14、方向膜表面的流速及壓力是逐漸變化的。供水量，流速及濃縮水排量越大，則壓力降越大，形成 下游膜表面的壓力不能達(dá)到所需的工作壓力。膜組件的總的產(chǎn)水量會(huì)受到一定影響。在實(shí)際應(yīng)用 中，應(yīng)盡量控制壓力降值不要過大，隨著運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間延長，由于污垢積累而增加了水流的阻力，使 壓力降增大，當(dāng)壓力降高出初始值0.05MPa時(shí)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行清洗，疏通水路。C、回收比和濃縮水排放量：在超濾系統(tǒng)中，回收比與濃縮水排放量是一對相互制約的因素?；厥毡仁侵竿高^水量與供給 量之比率，濃縮水排放量是指未透過膜而排出的水量。因?yàn)楣┙o水量等于濃縮水與透過水量之和， 所以如果濃縮水排放量大，回收比較小。為了保證超濾系統(tǒng)的正常運(yùn)行，應(yīng)規(guī)定組件的最小濃縮 水排放量及最大回收比。在一般水處理工程中，中空纖維超濾膜組件回收比約為5090%。其選 擇根據(jù)為進(jìn)料液的組成及狀態(tài)，即能被截留的物質(zhì)的多少，在膜表面形成的污垢層厚度，及對透 過水量的影響等多種因素決定回收比。在多數(shù)情況下，也可以采用較小的回收比操作，而將濃縮 液排放回流入原液系統(tǒng)，用加大循環(huán)量來減少污垢層的厚度，從而提高透水