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超滤设备在水处理应用中的工艺过程是怎样的?

文章出处:www.ynoulang.com  |  发布时间:2021/11/26 23:35:38  |  浏览次数:225

超滤设备在水处理应用中的工艺过程,超滤膜的渗透能力随温度的升高而增加,一般水溶液的粘度随温度下降,减小了流动阻力,提高了渗透率。施工时应考虑现场供液的实际温度。

预处理超滤法在水处理和其它工业领域的净化、浓缩、分离等过程中均可作为工艺过程的预处理或深度处理。水处理工艺中常用的深度净化方法是一种常用方法。针对中空纤维超滤膜的特点,有一定的预处理要求。由于水中的悬浮物、胶体、微生物和其它杂质附着在膜表面,造成膜污染。因为超滤水通量较大,在膜表面被截留的杂质浓度迅速增加,就产生了所谓的浓度极化,更严重的是有些非常细小的颗粒会进入膜孔而堵塞水通道。此外,水中微生物和产生代谢产物的粘性物质也会粘附在膜表面。这一切都会导致膜的透水性降低和分离性能的变化。超滤水的供水温度、 pH值及浓度均有一定的要求。所以超滤供水必须进行适当的预处理,调节水质,满足供水要求条件,延长其使用寿命,降低水处理成本。

1、杀死微生物(细菌、海藻)

水中有微生物时,在进入前处理系统后,一部分被截留的微生物会附着在前处理系统,如多介质过滤器的介质表面。生长和繁殖的同时,超滤膜的表面也会造成微孔的完全阻塞,甚至造成中空纤维内腔的完全堵塞。中空纤维超滤膜微生物的存在对其危害十 分严重。要注意去除水中细菌和藻类等微生物。废水处理工程中常加入氧化剂如 NaClO、O3,一般为1~5 mg/l。另外,还可以使用紫外线杀菌。对中空纤维超滤膜组件进行实验室消毒,可循环使用过氧化氢(H2O2)或高锰酸钾水溶液30~60 min。杀死微生物只能杀死微生物,但是不能从水中去除微生物,仅 仅阻止了微生物的生长。


2、降低进水浑浊度

水体中存在悬浮物、胶体、微生物和其它杂质时,水就会出现一种混浊现象,这种混浊现象与杂质的多少、大小和形状有关,而对透过光线产生阻碍作用。通常用湿度来表示混浊程度,并规定1 mg/LSiO2产生的浊度为1度,度数越大,说明含杂量越多。对于不同地区的供水浊度有不同的要求,例如,对于一般生活用水,浊度不超过5度。因为浊度的测量是通过原始水中的光来测量被水中微粒反射的光量、颜色、不透明性,其大小、数量和形状都会影响测定,浊度与悬浮物之间的关系是随机的。对小于一些微米的颗粒,不会表现为浊度。

膜处理中,精密微结构、截留分子级甚至离子级颗粒,用浊度来反映水质显然是不准 确的。对原水污染趋势进行了 SDI值检验。

SDI值主要用于测定水中胶体、悬浮物等微粒的数量,是表征系统进水水质的重要指标。在0.21 MPa恒定水流压下,测定孔径为0.45μ m微孔滤膜的 SDI值,首先记录滤过500 ml水样所需的时间t0,然后在相同条件下继续通水15 min,再次记录滤过500 ml水样所需的时间t15,然后在相同条件下继续通水15 min。

水体中 SDI值大致反映出胶体污染程度。经预处理后井水的 SDI值大于5, SDI极限值为6.66……,即需要进行预处理。

超滤膜处理后的 SDI值降低效果最好,超滤处理后的 SDI=0,但当 SDI过大时,尤其是较大颗粒会对中空纤维超滤膜造成严重污染,在超滤过程中,必须进行预处理,即用石英砂、活性炭或装有多种滤料的过滤器过滤,至于用哪种处理工艺还没有固定的模式,这是由于供水来源不同,预处理方法也不相同。

比如,将5~10微米精密过滤器(如蜂房式、熔喷式、 PE烧结管等)用于低浊度的自来水或地下水,一般可降至5微米左右。过滤前还要投加絮凝剂并放置两层或多层介质过滤器过滤,一般情况下,过滤速度不超过10 m/h,7~8 m/h为宜,滤速越慢,过滤水质越好。

3、悬浮物和胶体物质的去除

对颗粒尺寸大于5微米的杂质,可选择过滤精度为5微米的过滤器,但对于0.3~5微米的微粒和胶体,采用上述常规过滤技术难以去除。尽管超滤可以完全去除这些微粒和胶体,但对中空纤维超滤膜的危害却非常严重。胶体微粒尤其带有电荷,是物质分子与离子的聚合体,因此能在水中稳定地存在,主要是同性电荷的胶粒相互排斥的结果。在水中加入与胶体粒子相反的电性的荷电物质(絮凝剂),以破坏胶体微粒的稳定性,使带荷电的胶体微粒中和成电中性,从而使分散的胶粒凝聚成大的块状,再利用过滤或沉淀便比较容易去除。一般用于无机电解液,如硫酸铝、聚氯化铝、硫酸亚铁、氯化铁等。主要有聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚乙烯亚胺等有机絮凝剂。因为有机絮凝剂大分子聚合物通过中和胶粒表面电荷形成氢键,在短时间内完成了凝聚沉降,因此,近年来高分子絮凝剂有取代无机絮凝剂的发展趋势。

同时加入助凝剂,如 PH调节剂石灰、碳酸钠、氧化剂氯和漂白剂、增强剂水下板、吸附剂聚丙烯酰胺等助凝剂,以改善混凝效果。

混凝剂常配制成水溶液,加入计量泵后,也可用装在供水管道上的喷射器直接将絮凝剂加入水处理系统中。

4、去除可溶性有机物

絮凝沉淀、多介质过滤、超滤等都不能完全去除可溶性有机物。现在多采用氧化或吸附的方法。

(1)氯(NaClO)或次氯酸钠(NaClO)氧化较好地去除可溶性有机物;此外,臭氧(O3)和高锰酸钾(KMnO4)也是较好的氧化剂,但成本略高。

(2)吸附法利用活性炭或大孔吸附树脂可有效去除可溶性有机物。但是对难于吸附的醇、酚等仍需用氧化法处理。

5、供水水质调节

温度的高低直接影响到超滤膜的透水性,超滤膜组件标定的透水率通常是用纯水在25℃下测试的,超滤膜透水率与温度成正比,温度系数约为0.02/1℃,即温度每升高1℃,透水速率约相应增加2.0%。所以当供水温度较低时(如<5℃),可采取一定的升温措施,使之在高温下运转,以提高工作效率。但是,过高的温度同样不利于膜,会引起膜性能的改变,对此,可以通过冷却措施,降低供水温度。

6、水的 pH值调节

由不同材料制备的超滤膜对 pH值的适应范围不同,如 PH=4~6、 PAN和 PVDF等膜, PH=2~12可调,如果进水超过了使用范围,需要对 PH调节剂进行调整,目前常用 PH调节剂有酸(HCl和H2SO4)等。

在预处理水质调节过程中,由于无机盐可穿过超滤膜,且没有无机盐的浓度极化和结垢问题,故一般不考虑其对膜的影响,而重点是防止胶质层产生、膜污染和堵塞等问题。


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