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如何延长煤化工行业膜元件使用寿命
来源:    发布时间:2020-11-06

       目前响应国家节水要求,煤化工行业原水逐级转变为中水;而且北方地区严重缺水,煤化工行业又是用水大户,越来越多的煤化工企业选择回用厂区内部分废水以及雨水收集回用。

       根据现场的一些运行经验,废水或是雨水收集回用的水中含有较高的COD及胶体、微生物。综合目前情况多种类型水质回用需要做好前期预处理,而往往煤化工企业水系统面临老旧升级的难题,前期预处理做的并不是很理想,导致水处理系统的MBR、UF、RO膜元件纷纷出现污堵问题。膜系统运转一段时间后,处理能力明显下降,达不到设计产能。

       综合分析产生寿命达不到预期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)自身的抗污染性能也有关系:

       1、对于UF系统,膜本身的抗污染性和亲水性对通量影响较大,UF通量值中水系统设定在50LMH,运转一段时间后,UF的处理能力自然降低。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、CEB加强加药(加酸、碱、次氯酸钠)反洗清洗效果比定期反洗好。

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杜邦PVDF膜

        2、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。混合液中污泥的性质、反应器的参数控制、运行条件、膜的材质以及膜组件的构型都能够直接或间接的对膜污染产生影响。

       在污泥性质中,改变MLSS和污泥的粒径都会导致膜污染的发展速度发生变化。当MLSS高于某个临界浓度时,若不采取相应措施,膜污染发展速度会迅速提升。小的污泥粒径会使污泥层变得更密实,使过滤阻力增大从而加剧膜污染。

       反应器运行的温度、反应器内上升流速以及污泥停留时间等参数会对膜污染具有一定的影响。温度在影响微生物对有机物降解速率的同时也会对反应器内污泥粘度造成影响,污泥粘度的升高会加快污泥层的积累而促进膜污染形成。

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MBR膜

       3、对于RO系统而言,前期预处理效果能否满足RO进水水质要求是RO系统长久稳定运行的关键。针对煤化工行业需要处理大量有机物含量高、盐含量高的特殊水质,杜邦膜已经研发出第三代抗污染反渗透膜——CR 100,对于煤化工行业只有采取预处理+膜性能升级双管齐下的方式才能有效保证系统实现节水节能的环保要求。

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● 选型设计对寿命的影响:

       对于MBR、UF、RO来说,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13mm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,选用高品质阻垢剂,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。

● 安装施工对膜寿命的影响:

       新项目建设安装过程中,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。

       整体设备开始调试前,一定要先通足量的水保证设备、管路冲洗干净彻底。

● 运行管理对膜寿命的影响:

     (1)中水及水质更差的废水使用需要前处理加入石灰、絮凝剂等一系列药剂降低水中杂质,帮助系统减小进水水质波动。对UF系统采用死端过滤的项目需要格外注意设计CEB、反洗、正洗的时间、频率和药剂投加浓度;对RO膜要根据水质选择是否浓水回流在低通量设计思路下尽量增加系统过水量,减小二段之间的通量差值。

     (2)系统定期进行水质化验。如检测SDI值、浊度值,发现设备出水水质有变化,要及时找出原因,进行化学清洗或者反洗操作。

     (3)保安过滤器、介质过滤器的滤芯和滤料要根据检测指标进行更换,保证系统前处理水质。

     (4)根据压差、流量变化对RO膜进行称重,通过数据对比找出污染原因,从而选择相应的化学清洗。

     (5)进水水温过高或过低都对设备不利,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,必要时采取换热降温措施。

总结:

       设备的长久使用一定是设计思路满足实际水质条件、设备产品品质满足设计要求、设备产品选型合理有据留有余量、安装调试规范操作、运行管路维护细致可靠共同推动的结果。任何一环出现问题都将影响膜设备的使用寿命,造成煤化工等来水水质条件差的用水大户成本高昂,增加支出。