文档介绍：超滤膜在水处理中的污染及其控制措施
超滤膜在水处理中的污染及其控制措施
摘要:膜污染制约着膜滤技术的推广应用,因此膜污染成为研究热点。本文综述了超滤膜污染机理,影响膜污染的因素,包括膜材料、进水性质、间歇出水等,并着重从预处理和膜清洗来介绍膜污染的控制措施。随着用户对水质要求的提高,开发和研究一系列以膜为组合工艺的技术具有十分重要的意义。
关键词:超滤膜膜污染污染机理
一、前言
膜滤技术在水处理工艺中应用得到飞速发展,它能有效地分离去除水中的微生物、细菌、无机颗粒和有机物质等,并且具有处理水质稳定高效、占地面积小、节省药剂投加量、易于实现自动化操作等优点。但由于膜表面极易污染堵塞,造成膜通量减少,只有通过增加反冲洗频繁,保证制水能力,导致膜的使用寿命大大缩短,从而增加了运行和经营成本。膜过滤工艺的最终目标是要实现最低能耗下的高膜通量,现以陕西陕焦化工有限公司(下称陕焦)脱盐水站程控超滤的运行状况为基础分析如何控制膜污染速度。
二、膜污染过程机理
掌握膜污染的机理是膜滤技术的关键,影响膜污染的最主要的因素是处理溶液中粒子与膜材料的互相作用,广义的膜污染不仅包括由于堵塞引起的污染,不可逆的吸附污染,而且包括由于浓差极化形成的凝胶层的可逆污染。在水处理中比超滤膜孔径大的溶解性有机物是构成膜污染的主要成分,产生的膜阻力超过总膜阻力的50%,整个膜污染过程分为三个阶段:第一阶段是随着生物聚合物浓度的不断提高,可供使用的活性孔数量越来越少;第二阶段是迁移性生物聚合物沉积在孔内吸附的生物聚合物上,从而形成膜污染。第三阶段,越来越多的迁移性生物聚合物聚集在膜表面,形成凝胶层和泥饼层。随着生物聚合物浓度的变化,膜污染阶段可以合并变成两个阶段或阶段之间可相互转换。
三、膜污染的影响因素
影响膜污染的因素主要有:膜结构及特性、膜使用条件、原水水质。

膜结构及特性对控制膜污染十分重要。在超滤过程中,膜、溶质和溶剂之间的相互作用受到膜材质、膜孔结构、膜的憎水性、膜表面电荷、膜的表面粗糙度等因素的影响,同时膜表面特性对于细菌的生存也起着重要作用。当膜孔与粒子或溶质的尺寸相近时, 极易产生堵塞作用, 而当膜孔小于粒子或溶质的尺寸时, 由于横切流作用, 它们在膜表面很难停留聚集,不易堵孔。膜孔径分布或分割分子量敏锐性, 也对膜污染产生重大影响。对于微滤膜, 对称结构较不对称结构更易堵塞; 对于中空纤维膜, 单内皮层中空纤维比双皮层膜抗污染能力强。膜表面粗糙度的增加会使膜表面吸附污染物的可能性增加,增加了膜表面孔的吸附,导致的膜孔堵塞,但同时也增加了膜表面的扰动程度,阻碍了污染物在膜表面的形成,减少了膜孔对污染物质的机械截留所导致的膜孔堵塞,因此膜表面粗糙度对膜孔堵塞的影响是两方面效果的综合体现。

运行条件如温度、压力、膜面速度、水中杂质含量等对控制膜污染非常重要。温度越高产水能力越大,产生浓差极化污染的几率下降,但是温度过高将引起膜不可恢复性吸附污染。对于压力而言,随着压力的增长膜的通量不增加,但存在最高值,当压力再升高膜的通量开始下降,压力增大的同时膜上浓差极化程度加剧,跨膜压差随着增长,逐渐形成致密的凝胶层,产水能力就开始快速下降,因此应该满足生产的条件下尽量保证在较低压力下运行。膜面流速是