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3個膜系統的關鍵問題及解決方案

發布時間:2019年01月23日 16:55 作者:環保零距離 點擊數:

來源:中國水網



關于膜系統的關鍵問題及解決方案做以下介紹。

一、膜系統處理能力下降

膜系統運轉一段時間后,有時處理能力明顯下降,達不到設計產能。產生這種現象的原因主要與膜系統工作環境、選型設計、安裝施工、運行管理和膜產品性能等有關。此外,與膜系統(MBR、UF或R0)本身也有一定關系。

很重要的一點: 膜產品性能

對于UF系統,膜本身的抗污染性和親水性對通量影響較大,通量值低運轉一段時間后,MBR、UF的處理能力降低。對此可選用抗污染性強、清洗恢復性好的內襯增強型PVDF膜,結合氣洗不斷絲,清洗效果非常好。而對于MBR系統,要選用具有永久親水性,并且不斷絲的帶內襯MBR膜,以保證產水水量跟水質。

其他重要影響因素:

1、工作環境

進水水溫低于設計溫度(常見于季節性變化),會導致膜出水性能下降;水質中污染物種類、濃度和水體黏度的變化,也會導致膜的透水性能低于預期值。解決這些問題,需要在膜系統設計之初,考慮全年最低水溫和水質的波動幅度,在選膜面積時留出一定的安全余量。

2、選型設計

由于設計經驗不足,過多考慮成本導致選用的膜面積安全余量不足,對膜的產水通量估計過高等,都會使膜達不到設計產能。無論是MBR膜、UF膜還是R0膜,都必須保證足夠的膜面積。

壓力不足、流體分布不均,導致水流或氣流偏流,也會影響整體膜性能,對于UF系統和Ro系統更是如此。對于RO系統,膜面流速過低,會導致污染物沉積,引起堵塞。解決的方法是改善泵、水路和氣路設計,使多組膜能均擔處理負荷,避免部分膜超負荷產水,而部分膜未發揮作用。若清洗維護功能設計不足,尤其是無產水自沖洗功能,可通過改善氣洗、水洗和藥洗設計,設置合適的沖洗頻率和水量等參數加以解決。進膜前無前置過濾保護設施,會導致膜系統堵塞。解決方法為:對于MBR系統,增設13 mm超細格柵;對于UF系統,增設100um級粗濾器;對于R0系統,增設5um級精密濾器。

UF及RO系統中,還會產生微生物黏泥堵塞,影響膜正常產水。解決方法為:增設紫外線滅菌器或投加殺菌劑;對于RO膜系統,選用無磷阻垢劑,減緩微生物滋生;定期對系統進行清洗維護。

前處理能力設計過低或效果變差,導致進膜水質惡化,對膜系統尤其是RO系統影響很大。解決方法為:改善前處理,保證膜系統進水水質;對于UF系統,改善其前置過濾器效果;對于RO系統,保證進水污染指數(SDI)合格。

3、安裝施工

膜系統制造安裝過程中,未及時清理雜物會導致雜質殘留過多,從而影響膜的產水性能。尤其是焊渣,尖銳或絲狀物等,嚴重時會導致膜絲、膜片破損。對于MBR膜,需將池內雜質清理干凈后再進水;對于UF及RO系統,先將前段管路系統沖洗干凈,運轉前置過濾器,然后再進水。

4、運行管理

正確加入藥劑,尤其是阻垢劑,對RO系統非常重要。此外,還要根據工況及時沖洗或采取藥洗,恢復膜性能。

設計經驗不足導致回收率過高,或人為操作超過設計回收率,也會導致膜處理能力的下降。對UF系統可采用錯流過濾而非死端過濾;對RO膜要加大濃水排放,降低回收率,減少膜串聯的數量或加大回流量。

二、膜使用壽命縮短或需頻繁清洗

膜使用壽命周期短體現在兩個方面:一是膜本身永久性受損,不能再產出足量、足質的水,需能解決;二是膜受嚴重污染后暫時性受損,需要頻繁清洗才能恢復產水能力,實際使用時間和清洗周期較短,難以適應生產要求。該問題可從工藝設計上加以解決,如提高膜本身的質量,同時加強環境、制造施工和運行管理等。

1、設計

保護性設計不足,會導致膜產生不可恢復性受損。根據受損的種類不同,其解決方法也各異。列如:為避免膜絲、膜片被劃傷,可選用內襯增強型PVDF膜,并且加裝前置過濾器;為防止RO膜被氧化性物質氧化,加裝ORP儀表和還原劑自動投加裝置;為防止超壓性物理損傷,可加裝壓力保護設施;為防止膜絲、膜片受水錘沖擊破裂,需設計減緩水錘細節。

設計經驗欠缺或過于節省材料成本,會造成實際選用膜面積嚴重不足;單位面積超負荷運轉、污染嚴重,也需頻繁清洗。為此,膜面積需要根據穩定膜通量選型設計,對無經驗水質,需通過中試驗證設計數據。

對于R0系統,膜串聯數量過多,亦會導致后段膜污染嚴重且難以清洗恢復。解決方法是合理設計RO 膜的串聯數量,當采用兩段式RO設計時,設計分段清洗。

此外,前處理能力偏小,導致膜進水水質超標,強行運轉,亦會縮短膜的使用壽命。對此,需改善前處理工藝,保證膜系統進水水質符合要求。

2、膜產品

UF/MBR膜如果采用常規均質膜絲,易斷絲,抗污染性和抗老化性差,反洗及拉伸強度低。推薦選用長壽命、高抗拉強度的內襯增強型PVDF膜。

RO膜流通通道小、膜片抗污染性差,應盡量選用寬流道RO膜,根據水質有針對性地選取抗污染膜。

3、制造、施工

制造安裝過程中,膜系統混入雜物尤其是尖利異物,會劃傷膜絲、膜片。解決方法為:對于帶內襯MBR膜,需將池內雜質清理干凈后再進水;對于UF及RO系統,必須先將前段管路系統沖洗干凈后,運轉前置過濾器,然后再進水。

4、運行管理

未正確或及時加藥,尤其是RO系統的阻垢劑投加不及時,會導致膜嚴重堵塞。在設計正確的前提下,按操作規程正確運營維護。

膜系統在高壓差下運轉,會導致超微濾膜絲斷裂和RO膜片受損。為此,需巡檢跨膜壓差和膜組壓降,根據工況及時進行恢復性清洗,嚴防超壓差運轉。

化學清洗時,強酸、強堿和強氧化性藥劑會使膜產生不可恢復性的化學損傷。因此,操作者需熟練掌握化學清洗工藝,避免強酸和強堿環境;而RO膜則嚴禁采用強氧化性藥劑清洗。

5、環境

水溫高于45℃,會使膜的使用壽命縮短。一般需將水溫控制在40℃以下,必要時采取降溫措施。

對于RO系統,廢水中含有強氧化性物質或易沉淀物質,會導致膜使用周期縮短。設計系統時,從其安全性角度考慮,增加預處理安全余量,加裝保護性停機設計,可避免引發這類問題。

三、膜系統運行成本高

MBR、UF統的運行成本并非很高;RO系統因為有高壓泵,且需投加專用阻垢劑,運行成本較高。從優化設計角度入手,可從以下幾方面降低RO系統的運行成本:

1、選擇超低壓反參透膜

常規反參透膜運行壓力為1.3~1.5 MPa,超低壓反滲透膜運行壓力為0.8MPa左右甚至更低(與水溫密切相關),可節約30%以上電耗。對于大型RO系統,基本可抵消膜70%以上的年折舊費用,節約更為顯著。

2、高壓泵配變頻器

高壓泵配變頻器除了可以減緩水泵啟動時的水錘沖擊,還可通過設定合理的運行壓力,降低閥門節流耗能,全年至少可季度性節能15%以上。

3、合理計算阻垢劑投加量通過分析水質數據,優化藥劑投加量,通常可節約20%甚至更高的藥劑費用。

4、適當增加膜的數量,降低運行壓力

通過適當增大膜面積,可在一定程度上降低膜的運行壓力,降低電耗。

5、MBR或UF產水與RO產水混用

RO產水水質較優,通常可以與一定比例的帶內襯MBR膜或UF膜的產水混合,提高系統回收率,降低RO系統的運行規模,從而節約運行成本。

 

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