【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 滲透的操作參數(shù)(回收率)而定?！　∪绻霈F(xiàn)一定量的金屬，如Al3+的話(huà)，可能會(huì)通過(guò)形成金屬硅酸鹽改變SiO2的溶解度。硅結(jié)垢的發(fā)生大多數(shù)為水中存在鋁或鐵。因此，如果存在硅的話(huà)，應(yīng)保證水中沒(méi)有鋁或鐵，并且推薦使用1mm的保安濾器濾芯，同時(shí)采取預(yù)防性的酸性清洗措施?！　睢榱颂岣呋厥章?，進(jìn)行石灰－純堿軟化預(yù)處理時(shí)，應(yīng)添加氧化鎂或鋁酸鈉以減少進(jìn)水中的SiO2濃度，同時(shí)確保軟化過(guò)程有效運(yùn)轉(zhuǎn)十分重要，以防止反滲透系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)難溶金屬硅酸鹽；　☆　 ，可以增加硅的溶解度，就防止硅的結(jié)垢而言，加酸或加堿可以提高水的回收率，但在高pH條件下，要防止CaCO3的沉淀；　☆　當(dāng)采用熱交換器增加進(jìn)水溫度時(shí)，就二氧化硅的結(jié)垢而言，可以顯著地提高水的回收率，但膜系統(tǒng)的最高允許溫度為45oC；　☆　 高分子量的聚丙烯酸脂阻垢劑可以用于增加二氧化硅的溶解度?！☆A(yù)防磷酸鈣結(jié)垢　　　出現(xiàn)磷酸鈣結(jié)垢的情況不太普遍，但是自從反滲透用于市政廢水的處理時(shí)，情況就變了，目前，由于水資源的短缺，市政廢水循環(huán)再利用成為陶氏反滲透的最主要應(yīng)用領(lǐng)域之一，伴隨這種大規(guī)模應(yīng)用領(lǐng)域的出現(xiàn)，必須采取針對(duì)磷酸鹽結(jié)垢的預(yù)防措施?！　×资亲匀唤绲呢S度元素，存在于許多化合物中，在天然水和廢水中，含磷化合物的存在形成為：　☆　 顆粒狀磷酸鹽；　☆　 正磷酸鹽(PO43–)，根據(jù)pH值的不同，正磷酸鹽的表現(xiàn)形態(tài)為H3PO4，H2PO4–，HPO42–，和PO43–，在中性 廢水中，H2PO4–和HPO42–為主要成份；　☆　 聚合磷酸鹽，這是紡織品洗滌劑或其它洗滌產(chǎn)品中的重要成份，因所生產(chǎn)產(chǎn)品的種類(lèi)而異，一般含有2～7個(gè)磷原子；　☆　 有機(jī)磷，它是生命體的必需元素?！　∽畛Ｒ?jiàn)的含磷礦為磷灰石，這是含有各種OH–，Cl–，和F–基團(tuán)的磷酸鈣，其它的含磷礦物質(zhì)有時(shí)含有鋁或鐵， 下列含磷化合物的溶解度偏低，會(huì)引起RO/NF的運(yùn)行出現(xiàn)結(jié)垢。表1. 低溶解度含磷化合物化合物分子式pKsp透鈣磷石CaHPO4 2H2O磷酸鈣Ca3(PO4)2酸性磷酸鈣Ca4H(PO4)33H2O堿性磷灰石Ca5(PO4)3OH氟化磷灰石Ca5(PO4)3F60磷酸氨鎂MgNH4PO4磷酸鋁AlPO420磷酸鐵FePO415　　據(jù)報(bào)道，磷酸鈣和磷灰石在中性或堿性條件下，不易溶解，但可以溶解在酸中。磷酸鋁和磷酸鐵在中等酸性條件下，也不易溶解，這樣在預(yù)處理階段，除去鋁和鐵就十分重要，由于磷化學(xué)的復(fù)雜性，也就難以預(yù)測(cè)發(fā)生磷酸鹽垢的極限值。　　為了降低磷酸鹽垢的風(fēng)險(xiǎn)，降低正磷酸根的同時(shí)還應(yīng)及其注重降低鈣、氟和鋁的濃度，市面上也有適宜的阻垢劑可供選擇。在北美一家市政廢水處理廠(chǎng)，對(duì)膜面上磷酸鹽垢的分析表明，主要成份為鈣和磷并伴有少量的鋁，～?！　〗ㄗh采用的預(yù)防措施是將進(jìn)水pH減低到6。[2]5　預(yù)防膠體和顆粒污堵　引言　　　膠體和顆粒污堵可嚴(yán)重地影響反滲透元件的性能，如大幅度降低產(chǎn)水量，有時(shí)也會(huì)降低系統(tǒng)脫鹽率，膠體和顆粒污染的初期癥狀是系統(tǒng)壓差的增加?！　》礉B透進(jìn)水中的淤泥和膠體的來(lái)源有相當(dāng)大的差異，通常包括細(xì)菌、粘土、膠體硅和鐵的腐蝕產(chǎn)物。澄清池或介質(zhì)過(guò)濾器所用的預(yù)處理絮凝劑如聚合氯化鋁、三氯化鐵、陽(yáng)離子聚電解質(zhì)，會(huì)與微小的膠體和顆粒結(jié)合，聚集成大尺度絮凝體，以便于被填料介質(zhì)或?yàn)V芯截留住，這類(lèi)凝絮就使得人們對(duì)介質(zhì)過(guò)濾器和濾芯的孔徑要求降低了，仍能發(fā)揮出色的過(guò)濾效果。當(dāng)這些絮凝劑投加過(guò)量少許時(shí)，過(guò)量部分的絮凝劑本身之間會(huì)發(fā)生自凝聚生成大顆粒，可被過(guò)濾過(guò)程截留住，但應(yīng)特別注意的是，如果超極限投加極有可能在元件內(nèi)因被截留而污染膜表面?！　∨袛喾礉B透和納濾進(jìn)水膠體和顆粒污染程度的最好技術(shù)是測(cè)量進(jìn)水淤積指數(shù)(SDI值)，有時(shí)也稱(chēng)為污染指數(shù)(FI值)。它是設(shè)計(jì)RO/NF預(yù)處理系統(tǒng)之前應(yīng)該進(jìn)行測(cè)定的重要指標(biāo)，同時(shí)在RO日常操作時(shí)也需定時(shí)地檢測(cè)(地表水一般建議每天三次)。淤積指數(shù)的測(cè)定方法在美國(guó)材料工程協(xié)會(huì)ASTM標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法D 418982中已作了規(guī)定?！　y(cè)量?jī)x器(向膜系統(tǒng)供應(yīng)商購(gòu)買(mǎi))　 ☆　 47 mm直徑測(cè)試膜盒　 ☆　 47 mm測(cè)試用膜片()　 ☆　 1～5bar(10～70psi)壓力表　 ☆　 調(diào)壓針型閥　　圖1為SDI測(cè)量裝置測(cè)量步驟1.　將測(cè)試膜片小心放在測(cè)試膜盒內(nèi)，用少許水潤(rùn)濕膜片，擰緊“O”形密封圈，將膜盒垂直放置，還應(yīng)注意膜片有正反面的區(qū)別2.　(30psi)并立即計(jì)量開(kāi)始過(guò)濾500mL水樣的時(shí)間t0(通過(guò)連續(xù)不斷的調(diào)節(jié)，使進(jìn)水壓力始終保持不變)3.　(30psi)下連續(xù)過(guò)濾15分鐘4.　15分鐘后繼續(xù)記錄過(guò)濾同樣500mL所需的時(shí)間t15，保留濾器上的膜片以便作進(jìn)一步的分析　　 當(dāng)t15是t0的4倍時(shí)，SDI15值是5。如果水樣完全將膜片堵塞住時(shí)。設(shè)計(jì)導(dǎo)則要求保持SDI15小于等于5。實(shí)際證明降低SDI15的一些預(yù)處理技術(shù)包括介質(zhì)過(guò)濾器(如石英砂和無(wú)煙煤)，超濾和微濾。過(guò)濾器前通常添加聚電介質(zhì)提高脫除SDI15的能力。防止膠體污染的方法綜述如下?！〗橘|(zhì)過(guò)濾　　介質(zhì)過(guò)濾器可以除去顆粒、懸浮物和膠體，這是基于當(dāng)水流流過(guò)過(guò)濾介質(zhì)的床層時(shí)，顆粒、懸浮物和膠體會(huì)附著在過(guò)濾介質(zhì)的表面。過(guò)濾出水水質(zhì)取決于雜質(zhì)和過(guò)濾介質(zhì)的大小、表面電荷和形狀、原水組成和操作條件等，設(shè)計(jì)和操作合理的話(huà)，通常經(jīng)過(guò)介質(zhì)過(guò)濾器處理就可以達(dá)到SDI15≤5?！　∷幚硐到y(tǒng)最常用的過(guò)濾介質(zhì)是石英砂和無(wú)煙煤，～，～，當(dāng)采用石英砂上填充無(wú)煙煤的雙介質(zhì)過(guò)濾器時(shí)，它允許懸浮物等雜質(zhì)進(jìn)入過(guò)濾層內(nèi)部，產(chǎn)生更有效的深層過(guò)濾而延長(zhǎng)清洗間隔。，在雙介質(zhì)過(guò)濾器中。　　有兩種形式的過(guò)濾器，重力過(guò)濾和壓力過(guò)濾。因?yàn)閴毫V器筒體可耐壓，能用較高的過(guò)濾床層、較精細(xì)的過(guò)濾介質(zhì)粒徑和較高的過(guò)濾濾速，設(shè)計(jì)過(guò)濾流速通常小于10～20m/h，反洗流速40～50m/h。對(duì)高污染傾向的原水(如地表水、受污染的井水或廢水)，過(guò)濾流速必須小于10m/h(一般為5m/h)或采用二級(jí)介質(zhì)過(guò)濾器。操作過(guò)程中，待過(guò)濾的原水進(jìn)入濾器頂部，滲濾透過(guò)濾層，進(jìn)入底部的集水系統(tǒng)，～，先反洗和然后正洗濾器以除去沉積物，反洗一般需要10分鐘以上，大直徑的濾器還須設(shè)置輔助氣源擦洗。必須避免頻繁地開(kāi)機(jī)和停機(jī)，因?yàn)槊看瘟魉俚募眳s變化會(huì)將原先已沉積在介質(zhì)上的物質(zhì)又釋放出來(lái)。介質(zhì)過(guò)濾的設(shè)計(jì)和操作運(yùn)行細(xì)節(jié)可以在相關(guān)文獻(xiàn)中獲得?！⊙趸^(guò)濾　　通常含鹽量為苦咸水范圍的某些井水呈還原態(tài)，典型特點(diǎn)是含有二價(jià)的鐵和錳，有時(shí)還會(huì)存在硫化氫和氨。如果對(duì)這類(lèi)水源進(jìn)行氯化處理，或當(dāng)水中含氧量超過(guò)5mg/L時(shí)，F(xiàn)e2+將轉(zhuǎn)化成Fe3+，形成難溶性的膠體氫氧化物顆粒。鐵和錳的氧化反應(yīng)如下：　　4Fe(HCO3) 2 + O2 + 2H2O→　4Fe(OH) 3 + 8 CO2　　4Mn(HCO3) 2 + O2 + 2H2O　→　4Mn(OH) 3 + 8 CO2　　由于鐵的氧化在很低的pH值時(shí)就會(huì)發(fā)生，因而出現(xiàn)鐵污染的情況要比錳污染的情況更多，即使SDI小于5，仍會(huì)產(chǎn)生鐵污染問(wèn)題。堿度低的進(jìn)水鐵離子含量要高，這是因?yàn)镕eCO3的溶解度會(huì)限制Fe2+的濃度?！　√幚磉@類(lèi)水源的一種方法是防止其在整個(gè)RO過(guò)程中與空氣和任何氧化劑如氯的接觸。低pH值有利于延緩Fe2+的氧化，當(dāng)pH6，氧含量，最大允許Fe2+濃度4mg/L，另一方法是用空氣、Cl2或KMnO4氧化鐵和錳，將所形成的氧化物通過(guò)介質(zhì)過(guò)濾器除去，但需要注意的是，由硫化氫氧化形成的膠體硫可能難以由過(guò)濾器除去，在介質(zhì)過(guò)濾器內(nèi)添加氧化劑通過(guò)電子轉(zhuǎn)移氧化Fe2+，即可一步同時(shí)完成氧化和過(guò)濾?！　『＞G石就是這樣一種粒狀過(guò)濾介質(zhì)，當(dāng)其氧化能力耗盡時(shí)，它可通過(guò)KMnO4的氧化來(lái)再生，再生后必須將殘留的KMnO4完全沖洗掉，以防止對(duì)膜的氧化破壞。當(dāng)原水中含F(xiàn)e2+的量小于2mg/L時(shí)，可以采用這一處理方法，如原水中含更高的Fe2+時(shí)，可在過(guò)濾器進(jìn)水前連續(xù)投加KMnO4，但是在這種情況下，必須采取措施例如安裝活性炭濾器以保證沒(méi)有高錳酸鉀進(jìn)入膜元件內(nèi)?！　irm過(guò)濾也可以有效地用于從RO/NF進(jìn)水中去除Fe2+，Birm是一種硅酸鋁基體上涂有二氧化錳的過(guò)濾介質(zhì)，它對(duì)溶解氧和二價(jià)鐵之間的反應(yīng)起催化作用，使可溶性的二價(jià)鐵和錳形成沉淀，并且通過(guò)濾器反洗可將這些沉淀沖出濾器。由于該過(guò)程pH將升高，可能會(huì)發(fā)生LSI值的變化，因而要預(yù)防濾器內(nèi)和RO/NF系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)CaCO3沉淀?！≡诰€(xiàn)過(guò)濾　　如果過(guò)濾前對(duì)原水中的膠體進(jìn)行絮凝或助凝處理，可以大幅度地提高介質(zhì)過(guò)濾器降低SDI的效率，在線(xiàn)過(guò)濾可以用于SDI略高于5的水源，這種被稱(chēng)為在線(xiàn)絮凝或在線(xiàn)絮凝－助凝的方法在ASTM D4188標(biāo)準(zhǔn)中有詳細(xì)的表述。 原水中注入絮凝劑時(shí)經(jīng)過(guò)有效地混合，與膠體形成的微小絮狀物并能當(dāng)即就被介質(zhì)過(guò)濾器的介質(zhì)所截留住?！　×蛩徼F和三氯化鐵可以用于對(duì)膠體表面的負(fù)電荷進(jìn)行失穩(wěn)處理，它將膠體捕捉到新生態(tài)的氫氧化鐵微小絮狀物上，使用含鋁絮凝劑其原理相似，但因其可能有殘留鋁離子污染問(wèn)題，并不推薦使用，除非使用高分子聚合鋁。迅速的分散和混合絮凝劑十分重要，建議采用靜態(tài)混合器或?qū)⒆⑷朦c(diǎn)設(shè)在增壓泵的吸入段，通常最佳加藥量為10～30mg/L，但應(yīng)針對(duì)具體的項(xiàng)目確定加藥量?！　榱颂岣咝跄齽┬躞w的強(qiáng)度進(jìn)而改進(jìn)它們的過(guò)濾性能，或促進(jìn)膠體顆粒間的架橋，助凝劑與絮凝劑一起或單獨(dú)使用，助凝劑為可溶性的高分子有機(jī)化合物，如線(xiàn)性的聚丙烯酰胺，通過(guò)不同的活性功能團(tuán)，它們可能表現(xiàn)為陽(yáng)離子性、陰離子性或中性非離子性。絮凝劑和助凝劑可能直接或間接地干擾RO膜，間接干擾是它們的反應(yīng)產(chǎn)物形成沉淀并覆蓋在膜面上，例如當(dāng)過(guò)濾器發(fā)生溝流而使絮凝劑絮體穿過(guò)濾器并發(fā)生沉積；當(dāng)使用鐵或鋁絮凝劑，但沒(méi)有立即降低pH值時(shí)，在RO階段會(huì)因進(jìn)水濃縮誘發(fā)過(guò)飽和現(xiàn)象，就會(huì)出現(xiàn)沉淀。還有在多介質(zhì)濾器后加入化合物也會(huì)產(chǎn)生沉淀反應(yīng)，最常見(jiàn)的是投加阻垢劑，幾乎所有的阻垢劑都是荷負(fù)電的，將會(huì)與水中陽(yáng)離子性的絮凝劑或助凝劑反應(yīng)。一些RO工廠(chǎng)曾被陽(yáng)離子聚電解質(zhì)和阻垢劑的反應(yīng)凝膠層所嚴(yán)重污染?！　?當(dāng)添加的聚合物本身影響膜導(dǎo)致通量的下降，這屬于直接的干擾，水的離子強(qiáng)度可能對(duì)絮凝劑或助凝劑與膜間的界面有影響，若是如此，苦咸水條件下的結(jié)果會(huì)不同于海水時(shí)的結(jié)果。為了消除RO/NF膜直接和間接的干擾，陰離子和非離子的助凝劑比陽(yáng)離子的助凝劑合適，同時(shí)還須避免過(guò)量添加?！⌒跄　　‘?dāng)原水所含懸浮物高，SDI很高時(shí)，最好采用傳統(tǒng)的混凝－助凝處理工藝，產(chǎn)生的氫氧化絮體在特別設(shè)計(jì)的反應(yīng)空間內(nèi)長(zhǎng)大沉淀，以淤泥形式排掉，上清液進(jìn)入多介質(zhì)濾器作進(jìn)一步的處理。在混凝－助凝過(guò)程中，可采用固體接觸型澄清器或緊湊的混凝－助凝反應(yīng)器，請(qǐng)參閱相關(guān)水處理教科書(shū)。　微濾或超濾　　　微濾(MF)或超濾(UF)膜能除去所有的懸浮物，根據(jù)有機(jī)物分子量和膜截留分子量的大小，超濾還能除去一些有機(jī)物，如果設(shè)計(jì)和操作管理得當(dāng)，SDI可以小于1，