MBR、UF、RO项目中膜的使用寿命短 有办法可解吗?

来源:智汇工业

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关键词:MBR膜 RO膜系统 反渗透膜

    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RO)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RO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13 mm超细格栅;对于UF系统,增设100μm级粗滤器;对于RO系统,增设5μm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。


    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。例如: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。


    对于RO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。


    膜系统运行成本高


    1、选择超低压反渗透膜


    常规反渗透膜运行压力为1.3~1.5 MPa,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。


    (审核编辑: 智汇婷婷)