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膜污染与清洗的原理和方法

来源:pp电子官网 发布日期:

2019-07-28 17:13:16

栏目:

污水处理资讯

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   精滤、微 滤、超滤、纳滤 及反渗透等以压 力为动力源的膜 分离工艺 中,由于水体中截留物的存在,在透过液透过膜体的同时,截留物必然对 膜体产生渐进的污染。减轻膜污染的全部措施仅会延缓污染的发展进程, 

而不可能完全阻止污染的发生。过度的膜污染将会使膜性能下降,甚至丧 失膜系统应有的分离功能。膜清洗作为恢复膜性能的有效手段,保证了膜 系统的长期有效运行,又不可能使膜性能恢复到原始状态,每次彻底清洗 后的性能恢复程度都在下降。一定意义上讲,膜元件的寿命取决于清洗的 有效程度。

   膜污染是膜工艺过程中不可避免的伴生现象。以压力为动力源的膜污 染,主要包括无机物污染、有机物污染与微生物污染。 多孔膜的污染以有机物与微生物污染为主,以无机物污染为辅。有机物 污染指有机物在膜孔内的吸附、堵塞与截留,及在膜表面形成的凝胶层;微 生物污染指微生物在膜表面的附着、堵塞与滋生;无机物污染指难溶盐在膜表面与凝胶层相互作用形成的析出沉淀。三类膜污染因素的合成作用,可堵 塞膜孔或形成滤饼,使膜的分离性能指标恶化。 致密膜的污染以无机污染为主,以有机物与微生物污染为辅。难溶盐的 饱和度超过其极限时将在膜表面析出沉淀。但当有机物与微生物在膜表面聚 集并形成凝胶层时,无机盐即使尚未达到极限饱和浓度,也会与凝胶物结合 形成沉淀。 膜材料及其改性、膜表面的构型、膜元件的结构、预处理及膜系统的设 计与运行等领域内,技术进步的重要目的之一就是要减除污染的成因、减缓 污染的发生、减弱污染的程度、减少清洗的力度与频度。就膜系统的设计与 运行过程而言,应在努力提高系统回收率、降低工作压力等发挥系统功能、 降低运行成本的同时,尽量在膜表面形成强错流径流,以减弱浓差极化现 象,阻止凝胶层的形成,对于反渗透或纳滤膜还应努力避免难溶盐在膜表面 的析出沉淀。
   膜元件的清洗包括水力冲洗与化学清洗两大分支,每一分支又可分为正 洗与反洗两种工艺,超滤膜清洗过程中还可采用加压气洗。全量运行方式下 超滤系统的频繁正反冲洗是不可或缺的,而复合反渗透膜系统则不允许反 冲洗。所谓水力冲洗是停止系统的产水过程,以较低压力与较大流量对膜表面 (正洗)及膜孔(反洗)形成高速径流,以消除浓差极化层,破坏尚未牢固的 各类垢层。膜的三大类污染及浓差极化现象均存在一个累积过程。膜系统在 正常运行过程中,定时执行水力冲洗工艺,对于减弱与缓解膜污染起着重要 的作用。对预处理工艺相对薄弱的中小型系统,水力冲洗的效果尤为明显。 水力冲洗工艺中还存在冲洗的频率、时间、压力、流量等冲洗工艺参数。 冲洗工艺中,正冲的工艺简单、冲洗效果较差;反冲的工艺复杂、冲洗 效果较好。正冲洗时流量是主要参数,而反冲洗时压力是主要参数。水力正 冲用水即是系统给水水源,而反冲用水只能是系统产水。错流方式下的冲洗 水可以回用,而全量方式下的冲洗水一般排放。 冲洗的时间与冲洗效果直接影响着系统的工作效率,而决定冲洗频率的 主要是系统给水水质、系统运行方式及系统运行参数等因素。

   当水力冲洗工艺不足以恢复膜系统性能时,采用化学药剂的清洗工艺则分级工艺处理 成为必要手段。一般而言,清除有机物用碱,清除无机物用酸,而清除微生 物用氧化剂,且多采取各种药液轮流清洗的方式。化学清洗的径流形式与水 力冲洗基本一致,但清洗液流量的作用趋弱,而药剂成分、药液浓度、洗液 温度、清洗时间、浸泡时间甚至表面活性剂浓度等因素上升为主导地位。当 膜污染严重时,酸、碱及氧化剂的轮流反复清洗也成为有效手段。 化学清洗与水力冲洗的根本区别:一是化学药剂的使用;二是清洗对 象的明确。在对陌生系统清洗前,一般需要进行给水水质检验,有时需要 打开膜容器检查元件表面残留的污染物,必要时甚至解剖部分膜元件以化 验膜表层污染物成分。有效的化学清洗总是建立在了解污染物化学成分基 础之上。 化学清洗也分为在线清洗与离线清洗两种方式。在线清洗的周期短、工 艺简单,但往往因设备环境的限制,清洗效果欠佳。将膜元件从膜容器或系 统结构中拆出,使用专用清洗设备离线清洗时,清洗周期长,工艺复杂,但 常可取得较好的清洗效果。 值得注意的是,在长流程反渗透系统中,流程前部元件多为有机物污染,流程后部元件多为无机物污染。记录膜元件在系统流程中的工作位置, 并通过在线或离线检测不同位置膜元件性能衰减的程度,可有效掌握系统污 染性质与程度,并明确指导膜清洗的工艺参数。

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