超濾系統(tǒng)的運(yùn)行管理
中國(guó)污水處理工程網(wǎng) 時(shí)間:2009-11-4 10:37:00
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1、預(yù)處理系統(tǒng)
預(yù)處理系統(tǒng)是指原液在進(jìn)入超濾裝置之前去除各種有害雜質(zhì)的工藝過(guò)程及設(shè)備。預(yù)處理工藝是根據(jù)原液情況及處理的要求來(lái)確定的,沒(méi)有固定模式,但下述選擇原則可供參考。
(1)地下水及含懸浮物、膠體物質(zhì)小于50mg/l時(shí)宜采用直接過(guò)濾或者在管道中加入絮凝劑過(guò)濾;
(2)地面水及含懸浮物、膠體物質(zhì)大于50mg/l應(yīng)采用混凝沉淀、過(guò)濾工藝;
(3)原水中含有細(xì)菌、藻類(lèi)及其他微生物較多時(shí),必須先行殺菌,然后再按常規(guī)程序處理,滅菌劑有氯、次氯酸鈉、臭氧等,而過(guò)氧化氫、高錳酸鉀等多用清洗組件時(shí)用來(lái)殺菌,因?yàn)轭A(yù)處理用量大,不經(jīng)濟(jì);
(4)原水經(jīng)殺菌劑處理后,如果水中含有較多的余氯或其他強(qiáng)氧化劑,可加入亞硫酸鈉等還原劑或者用活性碳吸附去除。
上述為常規(guī)的傳統(tǒng)的預(yù)處理工藝,在膜集成工藝中,中空纖維超濾膜常作為其他膜處理的預(yù)處理。如在反滲透脫鹽工藝中,超濾本身即屬預(yù)處理工藝,在電滲析脫鹽工藝中亦可以超濾作為電滲析脫鹽預(yù)處理,以補(bǔ)充電滲析脫鹽工藝的不足。此外,在礦泉水制備工藝中以超濾作為主要的處理工藝,化學(xué)藥劑的加入,會(huì)使礦泉水水質(zhì)受到污染,因此在礦泉水處理工藝中,不適宜用化學(xué)藥劑作為預(yù)處理措施。
在某種情況下,例如以城市自來(lái)水為水源進(jìn)行深度凈化,或以地下水為水源,水質(zhì)較好時(shí),過(guò)多的常規(guī)預(yù)處理,可能帶來(lái)二次污染。超濾的預(yù)處理可以極為簡(jiǎn)化,僅采用粗過(guò)濾以避免大顆粒懸浮物進(jìn)入超濾系統(tǒng)損害超濾膜,即可直接用超濾去除少量細(xì)菌微生物、膠體、懸浮物。采用加強(qiáng)反沖洗,快速?zèng)_洗以及增加濃縮水排量(回流)等措施防止超濾膜的堵塞。
2、運(yùn)行前的準(zhǔn)備工作
(1)進(jìn)水水質(zhì)的檢查,重點(diǎn)是檢查進(jìn)水的濁度或SDI值、PH值和細(xì)菌、微生物、余氯等項(xiàng)目,應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求的進(jìn)水指標(biāo)后方可輸入超濾系統(tǒng),一般中空纖維超濾膜要求原水的PH值并無(wú)嚴(yán)格要求。在PH=2~11范圍內(nèi)均可使用,但用于工業(yè)濃縮時(shí),原液的PH值必須嚴(yán)格根據(jù)膜材料的要求。超濾膜對(duì)余氯要求也無(wú)嚴(yán)格規(guī)定,一般情況下,要求含有一定余氯以保證細(xì)菌不超標(biāo)。當(dāng)后續(xù)工藝對(duì)余氯有要求時(shí),可在超濾工藝之后用活性碳去除,效果更佳。
(2)清洗設(shè)備及管道,超濾系統(tǒng)組裝完成后,在啟動(dòng)之前還必須對(duì)系統(tǒng)中所有過(guò)流部分進(jìn)行清洗,一方面清洗掉設(shè)備及管道中的碎屑及其他有害雜質(zhì),一方面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的滅菌作用,以免殘留的細(xì)菌、微生物在管道及超濾膜組件中滋長(zhǎng)。一般常采用分段清洗法,即按照工藝流程路線(xiàn)由前往后、按設(shè)備和管路分段清洗,以保證設(shè)備安全運(yùn)行。
(3)管路系統(tǒng)檢查,操作人員必須掌握工藝流程路線(xiàn),檢查各有關(guān)設(shè)備和管是否有誤接的地方,同時(shí)還要檢查進(jìn)、出口閥門(mén)的啟閉情況,特別是要注意濃縮水出口閥門(mén)不能全部關(guān)閉及進(jìn)口閥門(mén)不能開(kāi)啟,以防止系統(tǒng)在封閉狀態(tài)下,突然啟動(dòng)引起系統(tǒng)內(nèi)壓力過(guò)高以及水流沖擊作用而損壞設(shè)備。
3、啟動(dòng)
當(dāng)做完上述各項(xiàng)準(zhǔn)備工作后,可先進(jìn)行試啟動(dòng),即接通電源,打開(kāi)進(jìn)水閥門(mén),開(kāi)動(dòng)泵后立即停止,觀察水泵葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向是否正確,檢查水泵在啟動(dòng)時(shí)有無(wú)反常的噪音產(chǎn)生,以判斷水泵是否能正常運(yùn)行。
對(duì)于全自動(dòng)的控制裝置必須預(yù)先設(shè)置操作程序,以便啟動(dòng)后進(jìn)入正常順序運(yùn)行。
4、運(yùn)行
a、升壓
水泵轉(zhuǎn)動(dòng)后,逐漸打開(kāi)超濾系統(tǒng)的進(jìn)水閥門(mén),相應(yīng)調(diào)節(jié)濃縮水出口閥門(mén)使系統(tǒng)升壓及保持濃縮水的流動(dòng),通常情況下,應(yīng)當(dāng)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)閥門(mén),大約在1min左右時(shí)間內(nèi)升至所需的工作壓力,有利于對(duì)設(shè)備及膜的保護(hù)。
b、監(jiān)控及記錄
注意超濾設(shè)備進(jìn)出口壓力差的變化,進(jìn)口壓力應(yīng)按設(shè)計(jì)值操作,但隨著運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng),出口處壓力會(huì)逐漸降低,即壓力差會(huì)逐漸增大,當(dāng)這一壓力差高于安裝始值0.05Mpa時(shí)說(shuō)明水路有阻塞現(xiàn)象,應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)措施,即采取物理或化學(xué)方法進(jìn)行清洗。
運(yùn)行中定時(shí)分析供水水質(zhì)和超濾水水質(zhì),發(fā)現(xiàn)有突然變化現(xiàn)象,應(yīng)立即采取措施。當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)不合格時(shí),應(yīng)加強(qiáng)預(yù)處理工藝。透過(guò)水不合格時(shí),則應(yīng)當(dāng)進(jìn)行清洗再生,處理后仍不見(jiàn)效果,則應(yīng)考慮更換新的膜組件。
c、回收比及其調(diào)節(jié)
運(yùn)行中觀察濃縮水的排放量及透水量,始終保持在允許的回收比范圍內(nèi)運(yùn)行。回收比過(guò)大或過(guò)小,于超濾膜的正常運(yùn)行都是不利的。因?yàn)榛厥毡冗^(guò)大,極易產(chǎn)生膜的濃度極化現(xiàn)象,影響產(chǎn)水質(zhì)量,而回收比過(guò)小,則流速過(guò)大,也會(huì)促進(jìn)膜的衰退,壓力降增大影響產(chǎn)水量。
回收比的具體調(diào)節(jié)方法如下:
(1)濃縮水排放量偏小(即回收比偏大)可微微開(kāi)啟濃縮水出口閥。如果因此而導(dǎo)致工作壓力下降或產(chǎn)水量不足,則需適當(dāng)開(kāi)啟進(jìn)水閥門(mén),即增加泵的供水量。
(2)若濃縮水排放量偏大(即回收比偏。,可微微半閉濃縮水出口閥。如果由此而引起工作壓力上升,則應(yīng)該適當(dāng)關(guān)小進(jìn)水閥門(mén),即降低泵的供水量。
d、膜的清洗
判斷超濾膜是否需要清洗的原則如下:
(1)根據(jù)超濾裝置進(jìn)出口壓力降的變化,多數(shù)情況下,壓力降超過(guò)初始值0.05MPa 時(shí),說(shuō)明流體阻力已經(jīng)明顯增大,作為日常管理可采用等壓大流量沖洗法沖洗,如無(wú)效,再選用化學(xué)清洗法;
(2)根據(jù)透水量或透水質(zhì)量的變化,當(dāng)超濾系統(tǒng)的透過(guò)水量或透水質(zhì)量下降到不可接受程度時(shí),說(shuō)明透過(guò)水流路被阻,或者因濃度極化現(xiàn)象而影響了膜的分離性能,此種情況,多采用物理——化學(xué)相結(jié)合清洗法,即進(jìn)行物理方法快速?zèng)_洗去大量污染物質(zhì),然后再用化學(xué)方法清洗,以節(jié)約化學(xué)藥品。
(3)定時(shí)清洗,運(yùn)行中的超濾系統(tǒng)根據(jù)膜被污染的規(guī)律,可采用周期性的定時(shí)清洗。可以是手動(dòng)清洗,對(duì)于工業(yè)大型裝置,則宜通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)按順序設(shè)定時(shí)間定時(shí)清洗。
e、滅菌
細(xì)菌與其他微生物被膜截留,不但繁殖速度極快,而這些原生物及其代謝物質(zhì)形成一種粘滑的污染物質(zhì)緊緊粘附于膜表面上,直接影響到膜的透水能力和透過(guò)水質(zhì)量。一般采用定期滅菌的方法,滅菌的操作周期因供給原水的水質(zhì)情況而定,對(duì)于城市普通自來(lái)水而言,夏季7~10天,冬季30~40天,春秋季20~30天。地表水作為供給水源時(shí),滅菌周期更短。滅菌藥品可用500~1000mg/l次氯酸鈉溶液或1%過(guò)氧化氫水溶液循環(huán)流或浸泡約半小時(shí)即可。
在礦泉水生產(chǎn)中,由于車(chē)間的密封性,通風(fēng)不良,室內(nèi)濕度增高,給霉菌生長(zhǎng)提供了良好的條件,成為礦泉水生產(chǎn)過(guò)程中霉菌的長(zhǎng)期污染源,尤其是生產(chǎn)管道一經(jīng)霉菌污染,清除和消毒十分困難。一般紫外線(xiàn)、臭氧對(duì)霉菌的殺滅效果不太理想,使礦泉水成品中出現(xiàn)半透明絲狀白色絮狀的霉菌集合體,因而必須定期對(duì)周轉(zhuǎn)環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)的滅菌措施防止對(duì)系統(tǒng)的污染。
f、停機(jī)
(1)先降壓后停機(jī),當(dāng)完成運(yùn)行任務(wù)或者由于其他原因需要停機(jī)時(shí),可慢慢開(kāi)啟濃縮水出口閥門(mén),使系統(tǒng)壓力徐徐下降到最低點(diǎn)再切斷電源。因?yàn)樵诠ぷ鳡顟B(tài)下如果突然停泵,容易產(chǎn)生水錘現(xiàn)象而傷害超濾膜,降壓速度約在1min內(nèi)完成。
(2)用純水或超濾后的凈水沖洗膜表面,利用運(yùn)轉(zhuǎn)水泵或者輔助的清洗水泵,采用大流量沖洗3~5min,以清除掉沉積于膜表面上的大量污垢,在沖洗過(guò)程中,系統(tǒng)內(nèi)不升壓,不引出透過(guò)水;
(3)停機(jī)期間需進(jìn)行維護(hù)與保養(yǎng),如果停機(jī)時(shí)間僅2~3天,可每天運(yùn)行30~60min,用新鮮水置換出裝置內(nèi)存留的水。如果停機(jī)時(shí)間較長(zhǎng),應(yīng)向裝置內(nèi)注入保護(hù)液,如0.5%~1.0%甲醛水溶液,以防止細(xì)菌繁殖。
5、超濾系統(tǒng)常見(jiàn)故障及處理措施
a、供水壓力低或供水量不足,有可能水泵轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反,或水泵進(jìn)水管泄漏,此時(shí)水泵可能激烈震動(dòng);
b、壓力降增大,系統(tǒng)內(nèi)受阻或流速過(guò)大,應(yīng)疏通水道或減少濃縮水排放量;
c、透水量下降,可能膜被壓密或膜被污垢堵塞,前者停機(jī)松馳,一般不易恢復(fù),后者則應(yīng)進(jìn)行清洗;
d、截留率下降,水質(zhì)惡化,有多種可能,濃差極化時(shí)應(yīng)用大流量沖洗,密封損壞應(yīng)更換或修補(bǔ)。中空纖維斷裂或破損,則應(yīng)更換膜組件。
6、中空纖維超濾膜的污染及清洗再生技術(shù)
由于超濾膜的功能是去除原液中所含有的雜質(zhì),性能優(yōu)良與截留分子量較低的中空纖維超濾膜,被雜質(zhì)污染堵塞可能更快,膜表面會(huì)被截留的各種有害雜質(zhì)所覆蓋,甚至膜孔也會(huì)被更為細(xì)小的雜質(zhì)堵塞而使其分離性能下降。原水預(yù)處理的有無(wú),與處理質(zhì)量的好環(huán),只能決定超濾膜被堵塞污染速度的快慢,而無(wú)法從根本上解決污染問(wèn)題,即使預(yù)處理再?gòu)氐,水中極少量雜質(zhì)也會(huì)因日積月累而使膜的分離性能逐漸受到影響。因此膜的堵塞是絕對(duì)的,一般超濾系統(tǒng)都應(yīng)當(dāng)建立清洗和再生技術(shù)。清洗膜的方法可分為物理方法和化學(xué)方法兩大類(lèi)。
a、中空纖維超濾膜的物理清洗法:
該方法是利用機(jī)械的力量來(lái)去除膜表面污染物。整個(gè)清洗過(guò)程不發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)。
①等壓水力沖洗法:對(duì)于中空纖維超濾膜等壓沖洗法是行之有效的方法之一。具體做法是關(guān)閉超濾液出口閥門(mén),全開(kāi)濃縮水出口閥門(mén),此時(shí)中空纖維內(nèi)外兩側(cè)壓力逐漸趨于相等,因壓力差粘附于膜表面的污垢松動(dòng),籍增大的流量沖洗表面,這對(duì)去除膜表面上大量松軟雜質(zhì)有效;
②水氣混合清洗法:將凈化過(guò)的壓縮空氣與水流一道進(jìn)入超濾膜內(nèi),水——?dú)饣煲簳?huì)在膜表面劇烈的攪運(yùn)作用而去除比較堅(jiān)實(shí)的雜質(zhì)。效果比較好,但應(yīng)注意壓縮空氣的壓力與流量;
③熱水及純水沖洗法:熱水(30℃~40℃)沖洗膜表面,對(duì)那些粘稠而又有熱溶性的雜質(zhì)去除效果明顯。純水溶解能力強(qiáng)。純水循環(huán)沖洗效果比較好;
④負(fù)壓反向沖洗法:是一種從膜的負(fù)面向正面進(jìn)行沖洗方法,對(duì)內(nèi)外有致密層的中空纖維或毛細(xì)管超濾膜是比較適宜的。這是一種行之有效但常與風(fēng)險(xiǎn)共存的方法,一旦操作失誤,很容易把膜沖裂或者破壞中空纖維或毛細(xì)管與粘結(jié)劑的粘結(jié)面而形成泄漏。
b、中空纖維超濾的化學(xué)清洗法:
利用某種化學(xué)藥品與膜面有害物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)或溶解作用來(lái)達(dá)到清洗的目的。選擇化學(xué)藥品的原則,一是不能與膜及其他組件材質(zhì)發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)或溶解作用,二是不能因?yàn)槭褂没瘜W(xué)藥品而引起二次污染。
①酸洗法:常用的酸有鹽酸、草酸、檸檬酸等。配制后溶液的PH值因材質(zhì)類(lèi)型而定。例如CA膜清洗液PH=3~4,其他PS、SPS、PAN、PVDF等膜PH=1~2。利用水泵循環(huán)操作或者浸泡0.5~1h,對(duì)去除無(wú)機(jī)雜質(zhì)效果好;
②堿洗法:常用的堿主要有氫氧化鈉、氫氧化鉀和碳酸鈉等。配制堿溶液的PH 值也因膜材質(zhì)類(lèi)型而定,除CA膜要求PH=8左右以外,其他耐腐蝕PH=12,同樣利用水泵循環(huán)操作或者浸泡0.5~1h,對(duì)去除有機(jī)雜質(zhì)及油脂有效;
③氧化性清洗劑:利用1~3%H2O2,500~1000mg/LNaClO 等水溶液清洗超濾膜,既去除了污垢,又殺滅了細(xì)菌。H2O2 和NaClO是目前常用的殺菌劑。
④加酶洗滌劑清洗:加酶洗滌如0.5%~1.5%胃蛋白酶、胰蛋白酶。對(duì)去除蛋白質(zhì)、多糖、油脂污染物質(zhì)有效。
推薦下述一種清洗步驟,可資參考。
(1)先用清水沖洗整個(gè)超濾系統(tǒng)。水溫最好采用膜組件所能承受的較高溫度。
(2)選用合適的清洗劑進(jìn)行循環(huán)清洗。清洗劑中可含EDTA或六偏磷酸鹽之類(lèi)的絡(luò)合劑。
(3)用清水沖洗,去除清洗劑。
(4)在規(guī)定條件下校核膜的透水通量。如未能達(dá)到預(yù)期數(shù)值時(shí),重復(fù)第二步、第三步清洗過(guò)程。
(5)用0.5%的甲醛水溶液進(jìn)行消毒貯存。