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膜处理法如何防治膜污染?

膜污染是指与膜接触的料液中的微粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜的物理、化学或生物作用,引起物质在膜表面或膜孔内吸附、沉积,造成膜孔径减小或堵塞,使膜通量变小且分离性能降低的现象。由于膜污染限制了膜的渗透通量,降低了膜的使用寿命和膜的分离效率,严重制约着膜技术的应用和发展。因此,关于膜法处理废水过程中的膜污染的研究一直备受关注。
要预防和控制膜污染,首先要了解各种膜过程的过滤机理。一般来说,微/超滤过程主要遵循筛分机理,反渗透过程遵循溶解-扩散机理。相应地,反渗透膜的污染一般为膜面污染,而微/超滤膜的污染一般为表面凝胶层污染和孔内吸附及孔堵塞引起的膜污染。表面污染一般为可逆膜污染,而孔内堵塞和吸附一般为不可逆膜污染。

预处理工业的选择

预处理是指在原料液过滤前加入适当的药剂,以改变料液或溶质的性质,或对料液进行絮凝、过滤,去除较大的悬浮粒子或胶状物质,或调整料液的pH以去除膜污染物,从而减轻膜的负荷和污染。
在选择预处理工艺之前,首先要明确预处理的目的。膜前进行预处理主要是为了防止或减少膜污染,将膜污染降低到最低水平。因此,可以根据不同膜过程的需求和进水要求选择合适的预处理工艺。首先,需在实验室确定各种膜过程中的关键污染物,去除或减少对膜污染起主要作用的关键组分。预处理的目的并不是去除所有污染物,而是去除对膜有污染或损害的关键污染物,因此处理要适度,过度的预处理反而会引起新的膜污染。

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1:无机结垢物质引起的膜污染的预处理工艺
在双膜系统运行过程中,结垢主要发生在反渗透膜元件上,如果超滤进水中的硬度和碱度过高,则容易在反渗透膜段发生结垢,引起反渗透产水通量快速下降。因此,要减少反渗透膜段的结垢污染,需要对污水进行膜前预处理。


2:胶体引起的膜污染的预处理工艺
胶体污染主要发生在超滤膜元件上,如果反渗透进水中铁、锰、硅等含量超过一定值,则在反渗透膜元件也会形成污堵,因此,必须控制进水中的铁、锰、硅等含量。


3:有机物引起的膜污染的预处理工艺

在污水处理过程中,脱除和浓缩有机物是主要目标。在双膜系统运行过程中,有机物引起的膜污染在超滤和反渗透膜段都有体现。由于炼油污水中的大分子有机物相对较多,因此超滤膜段大分子有机物引起的膜面污染可能较反渗透膜段更为严重。有机物容易吸附在膜面上引起膜通量急剧下降,当高分子质量的有机物为憎水性或带正电荷时,这种吸附过程更易进行;当pH>9时,膜表面及有机物均呈负电荷,因此,高pH有利于防止有机物污染。但以乳化状态出现的有机物会在膜表面形成有机污染薄层,引发严重的膜性能衰减,必须在预处理部分除去。


4:微生物引起的膜污染的预处理工艺
微生物污染是指微生物在膜水界面上积累、凝结形成一层生物膜,影响膜系统性能的现象。细菌的大小一般为1~3 μm。微生物可以看成是胶体物质,可以按照胶体污染的预处理方法或在超滤膜系统得到去除。

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