关于膜系统的关键问题及解决方案

Posted 2023-01-12 系统

篇首语：不怕山高，就怕脚软。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了关于膜系统的关键问题及解决方案相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

关于膜系统的关键问题及解决方案做以下介绍。
1.1膜系统处理能力下降
膜系统运转一段时间后，有时处理能力明显下降，达不到设计产能。产生这种现象的原因主要与膜系统工作环境、选型设计、安装施工、运行管理和膜产品性能等有关。此外，与膜系统(MBR、UF或R0)本身也有一定关系。
很重要的一点：膜产品性能
对于UF系统，膜本身的抗污染性和亲水性对通量影响较大，通量值低运转一段时间后，MBR、UF的处理能力降低。对此可选用抗污染性强、清洗恢复性好的内衬增强型PVDF膜，结合气洗不断丝，清洗效果非常好。而对于MBR系统，要选用具有永久亲水性，并且不断丝的带内衬MBR膜，以保证产水水量跟水质。
其他重要影响因素：
(1)工作环境
进水水温低于设计温度(常见于季节性变化)，会导致膜出水性能下降；水质中污染物种类、浓度和水体黏度的变化，也会导致膜的透水性能低于预期值。解决这些问题，需要在膜系统设计之初，考虑全年最低水温和水质的波动幅度，在选膜面积时留出一定的安全余量。
(2)选型设计
由于设计经验不足，过多考虑成本导致选用的膜面积安全余量不足，对膜的产水通量估计过高等，都会使膜达不到设计产能。无论是MBR膜、UF膜还是R0膜，都必须保证足够的膜面积。
压力不足、流体分布不均，导致水流或气流偏流，也会影响整体膜性能，对于UF系统和Ro系统更是如此。对于RO系统，膜面流速过低，会导致污染物沉积，引起堵塞。解决的方法是改善泵、水路和气路设计，使多组膜能均担处理负荷，避免部分膜超负荷产水，而部分膜未发挥作用。若清洗维护功能设计不足，尤其是无产水自冲洗功能，可通过改善气洗、水洗和药洗设计，设置合适的冲洗频率和水量等参数加以解决。进膜前无前置过滤保护设施，会导致膜系统堵塞。解决方法为：对于MBR系统，增设13mm超细格栅；对于UF系统，增设100um级粗滤器；对于R0系统，增设5um级精密滤器。
UF及RO系统中，还会产生微生物黏泥堵塞，影响膜正常产水。解决方法为：增设紫外线灭菌器或投加杀菌剂；对于RO膜系统，选用无磷阻垢剂，减缓微生物滋生；定期对系统进行清洗维护。
前处理能力设计过低或效果变差，导致进膜水质恶化，对膜系统尤其是RO系统影响很大。解决方法为：改善前处理，保证膜系统进水水质；对于UF系统，改善其前置过滤器效果；对于RO系统，保证进水污染指数(SDI)合格。
(3)安装施工
膜系统制造安装过程中，未及时清理杂物会导致杂质残留过多，从而影响膜的产水性能。尤其是焊渣，尖锐或丝状物等，严重时会导致膜丝、膜片破损。对于MBR膜，需将池内杂质清理干净后再进水；对于UF及RO系统，先将前段管路系统冲洗干净，运转前置过滤器，然后再进水。
(4)运行管理
正确加入药剂，尤其是阻垢剂，对RO系统非常重要。此外，还要根据工况及时冲洗或采取药洗，恢复膜性能。
设计经验不足导致回收率过高，或人为操作超过设计回收率，也会导致膜处理能力的下降。对UF系统可采用错流过滤而非死端过滤；对RO膜要加大浓水排放，降低回收率，减少膜串联的数量或加大回流量。
1.2膜使用寿命缩短或需频繁清洗
膜使用寿命周期短体现在两个方面：一是膜本身永久性受损，不能再产出足量、足质的水，需能解决；二是膜受严重污染后暂时性受损，需要频繁清洗才能恢复产水能力，实际使用时间和清洗周期较短，难以适应生产要求。该问题可从工艺设计上加以解决，如提高膜本身的质量，同时加强环境、制造施工和运行管理等。
(1)设计
保护性设计不足，会导致膜产生不可恢复性受损。根据受损的种类不同，其解决方法也各异。列如：为避免膜丝、膜片被划伤，可选用内衬增强型PVDF膜，并且加装前置过滤器；为防止RO膜被氧化性物质氧化，加装ORP仪表和还原剂自动投加装置；为防止超压性物理损伤，可加装压力保护设施；为防止膜丝、膜片受水锤冲击破裂，需设计减缓水锤细节。
设计经验欠缺或过于节省材料成本，会造成实际选用膜面积严重不足；单位面积超负荷运转、污染严重，也需频繁清洗。为此，膜面积需要根据稳定膜通量选型设计，对无经验水质，需通过中试验证设计数据o
对于R0系统，膜串联数量过多，亦会导致后段膜污染严重且难以清洗恢复。解决方法是合理设计RO膜的串联数量，当采用两段式RO设计时，设计分段清洗。
此外，前处理能力偏小，导致膜进水水质超标，强行运转，亦会缩短膜的使用寿命。对此，需改善前处理工艺，保证膜系统进水水质符合要求。
(2)膜产品
UF/MBR膜如果采用常规均质膜丝，易断丝，抗污染性和抗老化性差，反洗及拉伸强度低。推荐选用长寿命、高抗拉强度的内衬增强型PVDF膜。
RO膜流通通道小、膜片抗污染性差，应尽量选用宽流道RO膜，根据水质有针对性地选取抗污染膜。
(3)制造、施工
制造安装过程中，膜系统混入杂物尤其是尖利异物，会划伤膜丝、膜片。解决方法为：对于带内衬MBR膜，需将池内杂质清理干净后再进水；对于UF及RO系统，必须先将前段管路系统冲洗干净后，运转前置过滤器，然后再进水。
(4)运行管理
未正确或及时加药，尤其是RO系统的阻垢剂投加不及时，会导致膜严重堵塞。在设计正确的前提下，按操作规程正确运营维护。
膜系统在高压差下运转，会导致超微滤膜丝断裂和RO膜片受损。为此，需巡检跨膜压差和膜组压降，根据工况及时进行恢复性清洗，严防超压差运转。
化学清洗时，强酸、强碱和强氧化性药剂会使膜产生不可恢复性的化学损伤。因此，操作者需熟练掌握化学清洗工艺，避免强酸和强碱环境；而RO膜则严禁采用强氧化性药剂清洗。
(5)环境
水温高于45℃，会使膜的使用寿命缩短。一般需将水温控制在40℃以下，必要时采取降温措施。
对于RO系统，废水中含有强氧化性物质或易沉淀物质，会导致膜使用周期缩短。设计系统时，从其安全性角度考虑，增加预处理安全余量，加装保护性停机设计，可避免引发这类问题。
1.3膜系统运行成本高
MBR、UF统的运行成本并非很高；RO系统因为有高压泵，且需投加专用阻垢剂，运行成本较高。从优化设计角度入手，可从以下几方面降低RO系统的运行成本：
(1)选择超低压反参透膜
常规反参透膜运行压力为1.3～1.5MPa，超低压反渗透膜运行压力为0.8MPa左右甚至更低(与水温密切相关)，可节约30%以上电耗。对于大型RO系统，基本可抵消膜70%以上的年折旧费用，节约更为显著。
(2)高压泵配变频器
高压泵配变频器除了可以减缓水泵启动时的水锤冲击，还可通过设定合理的运行压力，降低阀门节流耗能，全年至少可季度性节能15%以上。
(3)合理计算阻垢剂投加量通过分析水质数据，优化药剂投加量，通常可节约20%甚至更高的药剂费用。
(4)适当增加膜的数量，降低运行压力
通过适当增大膜面积，可在一定程度上降低膜的运行压力，降低电耗。
(5)MBR或UF产水与RO产水混用
RO产水水质较优，通常可以与一定比例的带内衬MBR膜或UF膜的产水混合，提高系统回收率，降低RO系统的运行规模，从而节约运行成本。