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反滲透預處理系統分析微生物污染的原因及處理

時(shí)間 : 2021-10-22 14:04:26 閱讀 : 278

嚴格的供水預處理是保證反滲透成功運行的前提,微生物污染一直是反滲透系統面臨的重要風(fēng)險。微生物污染不僅針對反滲透膜,還可能發(fā)生在預處理系統的各個(gè)環(huán)節,影響系統的運行。防止微生物污染是反滲透給水預處理階段的重要任務(wù)之一。

1、系統概況

A電廠(chǎng)采用反滲透膜技術(shù)進(jìn)行預脫鹽,然后通過(guò)二次離子交換脫鹽制備合格的軟化水。水源來(lái)自水庫地表水。反滲透系統采用澄清和多級過(guò)濾進(jìn)行預處理。處理過(guò)程如圖1所示。

澄清處理中使用的絮凝劑是聚合氯化鋁。為了控制系統中的微生物,在澄清池的入口添加殺菌劑進(jìn)行殺菌和除藻處理。醉中使用的殺菌劑是二氧化氯。由于二氧化氯發(fā)生器運行不穩定,2013年被次氯酸鈉取代。反滲透裝置有兩排,采用一級和二級組合方式,單排設計輸出為150噸/小時(shí),每排配有四個(gè)安全過(guò)濾器。安全濾芯采用進(jìn)口品牌的高流量折疊式濾芯,過(guò)濾精度為5 μ m,

2、保安過(guò)濾器壓差異?,F象

反滲透系統于2010年投入運行。運行期間,安全過(guò)濾器的壓差為監測。當安全過(guò)濾器入口和出口之間的壓差超過(guò)0.3兆帕時(shí),更換濾芯。系統投入運行后,安全濾芯的正常使用期限約為3個(gè)月,z大允許長(cháng)度可達半年。自2013年4月以來(lái),安全過(guò)濾器的異常壓差經(jīng)常上升,濾芯的使用壽命變短:當反滲透系統關(guān)閉一段時(shí)間后再投入運行,或者細砂過(guò)濾器反洗后再次投入運行時(shí),安全過(guò)濾器的壓差會(huì )在很短的時(shí)間內上升到超過(guò)允許值。2014年春夏,情況變得更加嚴重。濾芯zui僅使用了兩周。在此期間,活性炭過(guò)濾器和細砂過(guò)濾器的水污染指數均在可接受的范圍內。未發(fā)現超標情況。后續反滲透裝置 級操作的壓差也相應增加,但在允許范圍內,第二級操作的壓差增加速率沒(méi)有顯著(zhù)變化。

3、預處理系統微生物污染判斷

3.1預處理系統調查

安全過(guò)濾器壓差增加表明濾芯結垢。正常情況下,濾芯結垢的原因無(wú)非是污泥顆粒堵塞和微生物污染??疾炝祟A處理系統中所有設備的運行情況。澄清器和空氣洗滌過(guò)濾器運行正常。過(guò)濾出水濁度小于0.5NTU,活性炭過(guò)濾器和細砂過(guò)濾器出水SDI歷史數據在4-5之間,滿(mǎn)足反滲透進(jìn)水要求。SDI試驗膜上未發(fā)現污泥或濾料粉末截留,但在細砂過(guò)濾器觀(guān)察孔處的濾料表面觀(guān)察到綠色粘性污泥附著(zhù)。取出污染堵塞的濾芯進(jìn)行檢查,有很重的魚(yú)腥味。濾芯筒內側(進(jìn)水側)為潔凈,外側(出水側)有淡黃色斑點(diǎn),無(wú)異物堵塞跡象。系統檢查結果z初指向微生物污染。

3.2濾芯結垢檢測

為了進(jìn)一步確定結垢原因,用掃描電子顯微鏡和能譜儀對結垢濾芯進(jìn)行了顯微檢測。保持剛取出的阻污濾芯處于潮濕狀態(tài),將其密封,并發(fā)送至檢測機構和檢測。將折疊的過(guò)濾膜切割成約3厘米×4厘米的尺寸。展開(kāi)后,根據過(guò)濾膜工藝結構分離三層過(guò)濾膜。用掃描電子顯微鏡分別放大觀(guān)察每層的進(jìn)水側,用能譜儀對阻污物質(zhì)進(jìn)行元素分析。圖2和3是*層(su)的掃描圖像

掃描電鏡觀(guān)察結果表明,濾芯濾膜中確實(shí)存在異物,主要發(fā)生在濾膜的第二層和第三層,尤其是第三層嘴。附件幾乎占據了大部分孔隙空間,這應該是過(guò)濾器壓差高的直接原因。附著(zhù)元素分析的結果表明,碳元素和氧元素的質(zhì)量分數大于70%,并且有少量的硅元素和鋁元素。從濾芯比例來(lái)看,濾芯內部的附著(zhù)物主要是有機物。結合被測濾芯的強烈腥味和出口側表面的黃綠色斑塊,可以確定微生物污染是濾芯堵塞的主要原因。

安全過(guò)濾器濾芯的微生物污染反映了預處理階段滅菌和除藻不完全。理論上,預處理系統的所有部分都存在微生物污染的風(fēng)險。細砂過(guò)濾介質(zhì)表面存在綠色粘液表明這種風(fēng)險確實(shí)存在。盡管活性炭過(guò)濾器未取樣檢測,但從細砂過(guò)濾器的污染嚴重程度來(lái)看,微生物污染的可能性非常高。

4、微生物污染原因分析

微生物存在于幾乎所有的地表水,但零星微生物不會(huì )形成菌落,也不會(huì )造成微生物污染的威脅。導致微生物污染的因素很多,如水源、溫度、季節、處理方法、操作條件等。就電廠(chǎng)而言,微生物污染的發(fā)生主要是殺菌劑處理、運行方式、季節因素和系統缺陷綜合作用的結果。

(1)預處理階段殺菌劑處理不足。從時(shí)間角度來(lái)看,微生物污染發(fā)生在殺生物劑從二氧化氯變?yōu)榇温人徕c之后,這反映了次氯酸鈉劑量不足導致殺生物不完全。就消毒性能而言,在相同劑量條件下,次氯酸鈉比二氧化氯弱。電廠(chǎng)使用次氯酸鈉后,澄清池出水的余氯質(zhì)量濃度一般約為0.1毫克/升。參考相關(guān)行業(yè)標準,如生活飲用水衛生標準要求出水余氯≥0.3毫克/升,循環(huán)冷卻水處理設計規范要求連續加氯時(shí),水中余氯含量控制在0.1 ~ 0.5毫克/升。為了在后續過(guò)濾器、清潔水箱和過(guò)濾器的長(cháng)期停留期間保持澄清池出水的持續殺滅能力,澄清池出水0.1毫克/升的余氯含量明顯較低。隨著(zhù)余氯含量的消耗和衰減,水體失活消失,生物在適當的環(huán)境中繁殖和聚集。

(2)工藝缺陷。由于在活性炭過(guò)濾器的離子交換除鹽系統的基礎上增加了細砂過(guò)濾器和反滲透裝置,活性炭過(guò)濾器在反滲透預處理系統流程中位于細砂過(guò)濾器之前。這種相反的常規過(guò)程布置使得清潔水箱的流出物在活性炭過(guò)濾過(guò)程中被去除,即使它含有足夠的余氯,殺生物劑也不能到達細砂過(guò)濾器和安全過(guò)濾器,并且活性炭床后面的微生物不能被殺死。由于長(cháng)期運行,細砂過(guò)濾器中的微生物大量積累,成為安全過(guò)濾器和反滲透膜中微生物污染源。

(3)系統的長(cháng)期關(guān)閉會(huì )助長(cháng)微生物污染。受少量軟化水的限制,反滲透和預處理系統通常會(huì )關(guān)閉24小時(shí)以上。在預處理階段滅菌不完全的情況下,水流的靜止狀態(tài)為微生物在水體中的積累和繁殖提供了更好的環(huán)境。微生物生長(cháng)在活性炭過(guò)濾器、細砂過(guò)濾器和安全過(guò)濾器在關(guān)閉期間容易攔截污染物的位置,即快速。微生物代謝形成生物粘膜,其粘性強,幾乎不受水流剪切力的影響。一旦形成,很難通過(guò)常規方式(如反沖洗和正向沖洗)將其集中移除,從而累積很長(cháng)時(shí)間

5、處理對策及效果

(4)在活性炭過(guò)濾器出口添加殺菌劑投加點(diǎn)進(jìn)行二次殺菌處理,并添加次氯酸鈉控制后續系統中的微生物污染。運行時(shí),安全過(guò)濾器入口處的余氯控制在0.1-0.3毫克/升,通過(guò)控制還原劑的加入量,保證反滲透膜入口處的余氯小于0.1毫克/升。

(5)縮短反滲透系統的關(guān)閉時(shí)間,每次關(guān)閉時(shí)間不得超過(guò)24h,以避免關(guān)閉過(guò)程中微生物的繁殖和積累。

以上處理措施應根據實(shí)施難度進(jìn)行。2015年5月,活性炭過(guò)濾器出口二次殺菌加藥設備進(jìn)行改造,細砂過(guò)濾器進(jìn)行高濃度殺菌清洗處理。之后,反滲透預處理系統按調整后的方式運行,二次殺菌處理繼續投入運行。從改造后的運行情況來(lái)看,防治措施取得了良好的效果。截至2015年7月15日,安全濾芯已連續使用兩個(gè)多月,過(guò)濾器壓差保持良好狀態(tài)。

6、結語(yǔ)

嚴格的供水預處理是保證反滲透成功運行的前提。隨著(zhù)微濾、超濾等精密過(guò)濾設備的日益應用和成熟,膠體和懸浮顆粒、大分子有機物對反滲透膜的威脅程度已經(jīng)大大提高到降低,而微生物污染一直是反滲透系統面臨的重要風(fēng)險。微生物污染不僅針對反滲透膜,還可能發(fā)生在預處理系統的各個(gè)環(huán)節,影響系統的運行。防止微生物污染是反滲透給水預處理階段的重要任務(wù)之一。由于微生物污染受多種因素影響,如水源、季節、處理方法、設備條件等。目前尚無(wú)統一的防治標準可供參考。要求操作人員根據實(shí)際情況選擇合適的處理方法,強化監測,不斷總結經(jīng)驗,形成一套適合自己的安全有效的防治方法。

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標題:反滲透預處理系統分析微生物污染的原因及處理
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