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超濾設備在水處理應用中的工藝過程是怎樣的?

文章出處:www.traveletta.com  |  發布時間:2021/11/26 23:35:38  |  瀏覽次數:244

超濾設備在水處理應用中的工藝過程,超濾膜的滲透能力隨溫度的升高而增加,一般水溶液的粘度隨溫度下降,減小了流動阻力,提高了滲透率。施工時應考慮現場供液的實際溫度。

預處理超濾法在水處理和其它工業領域的凈化、濃縮、分離等過程中均可作為工藝過程的預處理或深度處理。水處理工藝中常用的深度凈化方法是一種常用方法。針對中空纖維超濾膜的特點,有一定的預處理要求。由于水中的懸浮物、膠體、微生物和其它雜質附著在膜表面,造成膜污染。因為超濾水通量較大,在膜表面被截留的雜質濃度迅速增加,就產生了所謂的濃度極化,更嚴重的是有些非常細小的顆粒會進入膜孔而堵塞水通道。此外,水中微生物和產生代謝產物的粘性物質也會粘附在膜表面。這一切都會導致膜的透水性降低和分離性能的變化。超濾水的供水溫度、 pH值及濃度均有一定的要求。所以超濾供水必須進行適當的預處理,調節水質,滿足供水要求條件,延長其使用壽命,降低水處理成本。

1、殺死微生物(細菌、海藻)

水中有微生物時,在進入前處理系統后,一部分被截留的微生物會附著在前處理系統,如多介質過濾器的介質表面。生長和繁殖的同時,超濾膜的表面也會造成微孔的完全阻塞,甚至造成中空纖維內腔的完全堵塞。中空纖維超濾膜微生物的存在對其危害十 分嚴重。要注意去除水中細菌和藻類等微生物。廢水處理工程中常加入氧化劑如 NaClO、O3,一般為1~5 mg/l。另外,還可以使用紫外線殺菌。對中空纖維超濾膜組件進行實驗室消毒,可循環使用過氧化氫(H2O2)或高錳酸鉀水溶液30~60 min。殺死微生物只能殺死微生物,但是不能從水中去除微生物,僅 僅阻止了微生物的生長。


2、降低進水渾濁度

水體中存在懸浮物、膠體、微生物和其它雜質時,水就會出現一種混濁現象,這種混濁現象與雜質的多少、大小和形狀有關,而對透過光線產生阻礙作用。通常用濕度來表示混濁程度,并規定1 mg/LSiO2產生的濁度為1度,度數越大,說明含雜量越多。對于不同地區的供水濁度有不同的要求,例如,對于一般生活用水,濁度不超過5度。因為濁度的測量是通過原始水中的光來測量被水中微粒反射的光量、顏色、不透明性,其大小、數量和形狀都會影響測定,濁度與懸浮物之間的關系是隨機的。對小于一些微米的顆粒,不會表現為濁度。

膜處理中,精密微結構、截留分子級甚至離子級顆粒,用濁度來反映水質顯然是不準 確的。對原水污染趨勢進行了 SDI值檢驗。

SDI值主要用于測定水中膠體、懸浮物等微粒的數量,是表征系統進水水質的重要指標。在0.21 MPa恒定水流壓下,測定孔徑為0.45μ m微孔濾膜的 SDI值,首先記錄濾過500 ml水樣所需的時間t0,然后在相同條件下繼續通水15 min,再次記錄濾過500 ml水樣所需的時間t15,然后在相同條件下繼續通水15 min。

水體中 SDI值大致反映出膠體污染程度。經預處理后井水的 SDI值大于5, SDI極限值為6.66……,即需要進行預處理。

超濾膜處理后的 SDI值降低效果最好,超濾處理后的 SDI=0,但當 SDI過大時,尤其是較大顆粒會對中空纖維超濾膜造成嚴重污染,在超濾過程中,必須進行預處理,即用石英砂、活性炭或裝有多種濾料的過濾器過濾,至于用哪種處理工藝還沒有固定的模式,這是由于供水來源不同,預處理方法也不相同。

比如,將5~10微米精密過濾器(如蜂房式、熔噴式、 PE燒結管等)用于低濁度的自來水或地下水,一般可降至5微米左右。過濾前還要投加絮凝劑并放置兩層或多層介質過濾器過濾,一般情況下,過濾速度不超過10 m/h,7~8 m/h為宜,濾速越慢,過濾水質越好。

3、懸浮物和膠體物質的去除

對顆粒尺寸大于5微米的雜質,可選擇過濾精度為5微米的過濾器,但對于0.3~5微米的微粒和膠體,采用上述常規過濾技術難以去除。盡管超濾可以完全去除這些微粒和膠體,但對中空纖維超濾膜的危害卻非常嚴重。膠體微粒尤其帶有電荷,是物質分子與離子的聚合體,因此能在水中穩定地存在,主要是同性電荷的膠粒相互排斥的結果。在水中加入與膠體粒子相反的電性的荷電物質(絮凝劑),以破壞膠體微粒的穩定性,使帶荷電的膠體微粒中和成電中性,從而使分散的膠粒凝聚成大的塊狀,再利用過濾或沉淀便比較容易去除。一般用于無機電解液,如硫酸鋁、聚氯化鋁、硫酸亞鐵、氯化鐵等。主要有聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉、聚乙烯亞胺等有機絮凝劑。因為有機絮凝劑大分子聚合物通過中和膠粒表面電荷形成氫鍵,在短時間內完成了凝聚沉降,因此,近年來高分子絮凝劑有取代無機絮凝劑的發展趨勢。

同時加入助凝劑,如 PH調節劑石灰、碳酸鈉、氧化劑氯和漂白劑、增強劑水下板、吸附劑聚丙烯酰胺等助凝劑,以改善混凝效果。

混凝劑常配制成水溶液,加入計量泵后,也可用裝在供水管道上的噴射器直接將絮凝劑加入水處理系統中。

4、去除可溶性有機物

絮凝沉淀、多介質過濾、超濾等都不能完全去除可溶性有機物?,F在多采用氧化或吸附的方法。

(1)氯(NaClO)或次氯酸鈉(NaClO)氧化較好地去除可溶性有機物;此外,臭氧(O3)和高錳酸鉀(KMnO4)也是較好的氧化劑,但成本略高。

(2)吸附法利用活性炭或大孔吸附樹脂可有效去除可溶性有機物。但是對難于吸附的醇、酚等仍需用氧化法處理。

5、供水水質調節

溫度的高低直接影響到超濾膜的透水性,超濾膜組件標定的透水率通常是用純水在25℃下測試的,超濾膜透水率與溫度成正比,溫度系數約為0.02/1℃,即溫度每升高1℃,透水速率約相應增加2.0%。所以當供水溫度較低時(如<5℃),可采取一定的升溫措施,使之在高溫下運轉,以提高工作效率。但是,過高的溫度同樣不利于膜,會引起膜性能的改變,對此,可以通過冷卻措施,降低供水溫度。

6、水的 pH值調節

由不同材料制備的超濾膜對 pH值的適應范圍不同,如 PH=4~6、 PAN和 PVDF等膜, PH=2~12可調,如果進水超過了使用范圍,需要對 PH調節劑進行調整,目前常用 PH調節劑有酸(HCl和H2SO4)等。

在預處理水質調節過程中,由于無機鹽可穿過超濾膜,且沒有無機鹽的濃度極化和結垢問題,故一般不考慮其對膜的影響,而重點是防止膠質層產生、膜污染和堵塞等問題。


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