污水回用反滲透系統(tǒng)中膜用阻垢劑的性能研究

　　某污水處理廠污水回用系統(tǒng)反滲透設(shè)備單元原使用的膜用阻垢劑為進口膜用阻垢劑 FLOCON135 ( 有機磷酸鹽類，美國大湖公司 )。在使用過程中出現(xiàn)以下問題：(1 ) 其清洗周期在 15 d 左右，較一般污水系統(tǒng)清洗周期 (30 d 左右 ) 要短，并且在清洗周期內(nèi)運行產(chǎn)水量衰減明顯 ;(2) 在 FLOCON135 推薦的加藥量范圍內(nèi)，其加藥量越大，反滲透膜系統(tǒng)衰減越快;(3) 運行過程中，反滲透系統(tǒng)的一、二段運行壓差增加較快;(4) 由于化學(xué)清洗頻繁，反滲透系統(tǒng)的脫鹽率下降明顯 。

　　針對上述問題，筆者將自主國產(chǎn)品牌膜用阻垢劑應(yīng)用于該反滲透系統(tǒng)中，并對自主品牌膜用阻垢劑與進口產(chǎn)品的綜合性能( 靜態(tài)阻垢性能、藥劑兼容性、穩(wěn)定動態(tài)運行) 進行比較，試驗結(jié)果表明該膜用阻垢劑更有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

　　1 試驗部分

　　1.1 試驗用水

　　試驗用水取自天津市開發(fā)區(qū)某污水處理廠上游原水，其水質(zhì)為 ： Ca2+ 147.64 mg/L，Mg2+ 69.19 mg/L，硬 度 6.53 mmol/L，Cl- 874.11 mg/L，pH=6.94，堿 度 3.48 mmol/L，電 導(dǎo) 率 2 640 μS/cm，濁 度 1.18 mg/L，鐵 1.44 mg/L，總磷 2.31 mg/L，COD 50 mg/L。

　　1.2 靜態(tài)阻垢試驗

　　針對水質(zhì)情況，選擇了適合的膜用阻垢劑 TS- 150( 有機磷酸類)、TS-191 ( 有機無磷類 )、TS-52738 ( 有機高分子類) 及 FLOCON135 進行循環(huán)水靜態(tài)阻垢試驗 〔1〕。 將現(xiàn)場原水加藥濃縮 4 倍( 反滲透設(shè)備回收率一般為 63%~75%)，在 60 ℃下水浴保溫 12 h，加藥量為 12 mg/L( 模擬實際系統(tǒng)加藥量 3 mg/L)。

　　根據(jù)水中 Ca2+濃度的變化，計算其絕對阻垢率和相對阻垢率。 計算式見式(1)、式(2)，相關(guān)結(jié)果如表 1 所示。

　　　　相對阻垢率=

 

　　由表1可以看出，與系統(tǒng)原先使用的FLOCON135 相比，TS-150、TS-191 、TS-52738 的阻垢性能與之接近，甚至更好，其中以 TS-150 的靜態(tài)阻垢性能最好。

　　1.3 靜態(tài)兼容性試驗

　　模擬現(xiàn)場加藥工藝 ，在原水中加入 5 mg/L 的聚合氯化鋁和 1 mg/L 的亞硫酸氫鈉 ，過濾 ，向濾液中加入 3 mg/L 的膜用阻垢劑 ，分別在原水和濃縮 4 倍條件下考察其兼容性能 〔2〕，結(jié)果見表 2。

 　　由表 2 看出，進口膜用阻垢劑 FLOCON135 對現(xiàn)場污水的兼容性較差，會對反滲透系統(tǒng)的進水端、 濃水端產(chǎn)生影響 〔2〕，該結(jié)果與現(xiàn)場運行情況相符合 〔3〕。

　　國產(chǎn)膜用阻垢劑TS-150 具有較好的兼容性能，可進一步進行現(xiàn)場調(diào)試試用 。

　　2 現(xiàn)場應(yīng)用

　　2.1 現(xiàn)場工藝情況

　　該污水處理廠的污水回用處理工藝流程如圖 1 所示。

 圖 1 工藝流程

　　在一級反滲透系統(tǒng)中 ，采用兩套生產(chǎn)規(guī)模相同的反滲透設(shè)備 (ROA、ROB) 進行對比試驗，ROA 使用原 有 阻 垢 劑 FLOCON135，ROB 使 用 國 產(chǎn) 阻 垢 劑 TS-150。 設(shè)備加藥量均為 3 mg/L。

　　試驗為期 1 個月 ，對兩套反滲透設(shè)備的產(chǎn)水量、 脫鹽率、 進水壓力 、 壓差等進行了對比 ，考察兩種膜用阻垢劑的實際使用性能。

　　2.2 產(chǎn)水量變化

　　由于兩套設(shè)備使用同一原水，水源溫度 、水質(zhì)變化等外在干擾因素可相互抵消，因此產(chǎn)水量可以作為評價阻垢劑的重要因素之一。試驗期間兩套反滲透設(shè)備的產(chǎn)水量變化如圖 2 所示。從圖 2 可以看出，在 30 d 的運行過程中 ，ROA 產(chǎn)水量由 155 t/h 衰減 至 112.4 t/h，衰減量為 42.6 t/h; ROB 產(chǎn)水量由160 t/h 衰減為130.2 t/h，衰減量為 29.8 t/h，說明 TS-150 在穩(wěn)定產(chǎn)水量方面比 FLOCON135 有較大的優(yōu)勢。而維持較高的產(chǎn)水量意味著噸水生產(chǎn)成本( 用電費用等) 和維護清洗頻率較低，清洗成本更低。

 圖 2 產(chǎn)水量變化

　　2.3 脫鹽率變化

　　對 ROA 和ROB 系統(tǒng)的脫鹽率進行考察，見表 3。

　　反滲透系統(tǒng)的脫鹽率是評價反滲透系統(tǒng)產(chǎn)水水質(zhì)的重要指標(biāo)之一。 由表 3 可見，ROA、ROB 都保持了較穩(wěn)定的脫鹽率，ROB 的脫鹽率還得到一定的提升。 說明膜用阻垢劑 TS-150 和 FLOCON135 在穩(wěn)定反滲透膜脫鹽率方面有相當(dāng) 性能，且 TS-150 對反滲透系統(tǒng)的脫鹽率有一定改善作用 。

　　2.4 進水壓力變化

　　考察了 ROA、ROB 的一、 二段進水壓力變化情況，如圖 3、 圖 4 所示。

　　在 相 同 的 進 水 條 件 下 ，一 段 進 水 壓 力 的 變 化可 反 映 反 滲 透 膜 對 膜 用 阻 垢 劑 的 吸 附 效 應(yīng) 與 污染情況。 從圖 3 可以看出 ，ROA 的一段進水壓力增加 了 0.32 MPa; ROB 的 一 段 進 水 壓 力 只 增 加 了 0.12 MPa。 由此可見，反滲透系統(tǒng)對 TS-150 的吸附比FLOCON135 要少 ，更利于反滲透系統(tǒng)的穩(wěn)定運行 。 而圖 4 表明 ，ROB 的二段進水壓力較穩(wěn)定 ，ROA 運行 20 d 后上升趨勢明顯 ，出現(xiàn)吸附污染現(xiàn)象 。

 圖 3 一段進水壓力變化
 
圖 4 二段進水壓力變化 

　　在運行過程中，ROB 進水壓力受到的干擾較小，說明膜用阻垢劑 TS-150 對反滲透系統(tǒng)的影響較 FLOCON135 小 。TS-150 的清洗成本更低。

　　2.5 壓差分析

　　ROA 和 ROB 的壓差分析如圖 5 、 圖 6 所示 。

 圖 5 一段壓差變化
 
圖 6 二段壓差變化

　　由圖 5 、 圖 6 可見 ，ROA 的一 、 二段壓差明顯高于 ROB 單元 ，說明 TS-150 比 FLOCON135 有更好的阻垢性能 。具體參見http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　3 結(jié)論

　　(1)靜態(tài)阻垢試驗結(jié)果表明 TS-150 的阻垢能力較優(yōu) 。

　　(2)靜態(tài)兼容性試驗結(jié)果表明 TS-150 對污水有較強的兼容匹配能力，不會造成反滲透膜元件的二次污染。

　　(3)現(xiàn)場實際應(yīng)用表明 TS-150 不會對膜元件產(chǎn)生吸附污染。

　　(4)使用 TS-150 的反滲透膜設(shè)備保持了較穩(wěn)定的產(chǎn)水量、較低的段間壓差，因此具備更低的噸水生產(chǎn)成本以及清洗成本。