反渗透膜污染控制及清洗方案优化

摘要

反渗透技术由于优异的脱盐能力，被广泛应用在水处理行业，在应用过程中膜污染问题是影响设备运行的关键。不同的水源和预处理工艺会产生不同的污染物，因此防治膜污染时，必须针对水源和预处理进行研究，提出污染控制方案。 本文以盘锦和运集团500t/h脱盐水项目作为依托，该项目2012年投产，目前反渗透膜污染严重，产能衰减近50%，清洗周期为1个月。为解决该问题，首先采用ROSA70软件对反渗透系统进行测算，结果表明：A组反渗透有70%膜面积被污堵。在研究污染物组成时采取解剖膜元件的方法取得污染物样品，利用常规滴定法和EDS能谱仪对污染物进行定性和定量分析，确定污染物元素组成以钙、镁、钛、铁、碳、氧为主，其含量为钙元素占18.13%，镁元素占8.75%，钛元素占4.3%，铁元素占4.78%，碳元素占9.25%，氧元素占50.5%。 采用对比分析的方法对不同预处理的淤泥密度指数(SDI)、浊度、菌落数、产能、脱盐率、阻垢性能展开研究，最后论证该水源下超滤是最合适的预处理工艺。在公司二期1100t/h脱盐水项目上运用超滤作为预处理技术，项目投产后反渗透清洗周期为6个月。此外在预处理调整方面对超滤水箱采取杀菌处理，将水箱菌落数从1000个以上控制到113个，提高了预处理对微生物处理效果。工艺改进方面将阻垢剂用量由3mg/L调整至5mg/L，使原500t/h项目中反渗透膜的清洗周期从1个月延长至2个月。 根据膜污染物组成制定化学清洗配方，通过正交实验的极差分析法确定各清洗剂的影响关系,并对比清洗后膜通量恢复情况，从而获得最适合的基础化学清洗配方：0.2%盐酸、2%柠檬酸、1%草酸混合作为酸洗配方，0.2%氢氧化钠、2%乙二胺四乙酸（EDTA）、0.01%三聚磷酸钠作为碱洗配方。为提高清洗效果将脂肪醇聚氧乙烯醚和聚乙二醇辛基苯基醚与基础化学清洗配方复配，该配方富含的异辛基和苯基官能团，能够提高对污垢的结合和渗透作用。配方中含有的聚氧乙烯醚能够增加污垢间的空间位阻作用，防止清洗过程中的污垢再次沉积在膜表面。该配方清洗液可以将反渗透通量提升42%，比常规清洗液提高1倍以上。通过对表面活性剂和膜表面的接触角进行研究后，证明0.2%浓度的脂肪醇聚氧乙烯醚有最小的接触角44.4度，对清洗物表面的润湿性最好。

目录

声明

引言

1 文献综述

1.1 水资源现状

1.2 反渗透技术

1.3 反渗透膜污染的成因

1.4 反渗透膜污染控制方法

1.5 课题的提出和研究

2 反渗透膜污染状况的研究

2.1 水源对膜污染的影响

2.1.1 水源水质分析

2.1.2 结垢倾向判断

2.2 膜污染与能耗的模拟研究

2.2.1 污堵因子的测算

2.2.2 污堵因子与能耗之间关系

2.2.3 低能耗膜的选择

2.3 反渗透膜污染物的制取

2.4 化学分析法对污染物定性分析

2.4.1 实验药品

2.4.2 实验方法

2.4.3 实验结论

2.5 EDS能谱分析仪对污染物质的定量分析

2.5.1 分析方法

2.5.2 分析结果

2.6 小结

3 反渗透预处理系统的研究与改进

3.1 预处理系统合理性研究

3.2 预处理实验仪器及药品

3.3 考察预处理效果的研究方法

3.3.1 SDI测试

3.3.2 浊度测试

3.3.3 COD测试

3.3.4 菌落数测试

3.3.5 电导率测试

3.3.6 通量对比

3.3.7 阻垢剂性能测试

3.4 不同预处理工艺对污染物去除效果的影响

3.4.1 不同预处理工艺对SDI去除效果的影响

3.4.2 不同预处理工艺对浊度去除效果的影响

3.4.3 不同预处理工艺对COD去除效果的影响

3.4.4 不同预处理工艺对菌落数去除效果的影响

3.4.5 不同的反渗透电导率的对比

3.4.6 不同预处理工艺下反渗透产能的对比

3.5 预处理工艺系统的改进与完善

3.5.1 预处理工艺设备的改进

3.5.2 杀菌工艺的调整

3.5.3 阻垢加药的调整

3.6 小结

4 反渗透膜化学清洗研究

4.1 化学清洗药剂及仪器

4.2 化学清洗方法及接触角的研究

4.2.1 反渗透膜化学清洗方法

4.2.2 表面活性剂界面接触角的测试方法

4.3 化学清洗试剂配方筛选

4.4 清洗效果影响因素的研究

4.5 非离子表面活性剂对清洗方案的改良

4.6 表面活性剂去污机理的研究

4.7 化学清洗成本经济性分析

4.8 小结

结论

论文创新点与展望

展望

参 考 文 献

致谢

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