反渗透预处理系统中的微生物污染

发布时间:2019-01-29 07:56      

反渗透膜法技术应用

  发电厂常采用反渗透膜法技术进行预脱盐,再经二级离子交换除盐制备合格的除盐水,应用水源水一般来自水库地表水。反渗透系统预处理常采取澄清及多级过滤处理。澄清处理使用的絮凝剂为聚合氯化铝,为控制系统中微生物,在澄清池入口加入杀生剂进行杀菌灭藻处理。

保安过滤器压差异常现象

  反渗透系统运行中对保安过滤器压差进行监测,当保安过滤器进出口压差超过0.3 MPa更换过滤器滤芯。系统投运后保安过滤器滤芯正常使用周期在3个月左右,最长可达半年。之后开始经常出现保安过滤器压差异常上升,滤芯使用周期变短的情况:当反渗透系统停运一段时间后再投入运行,或细砂过滤器反洗后再次投入运行,保安过滤器压差会在很短时间内快速上升至超出允许值。春、夏季情况更加严重,滤芯最短使用时间仅两周。期间对活性炭过滤器和细砂过滤器出水污染指数(SDI)进行了监测,均在合格范围,没有发现超标情况,后续反渗透装置一段运行压差相应也有上升,但在允许范围,二段运行压差上升速度没有明显变化。保安过滤器压差升高表明滤芯出现污堵。通常情况下,造成过滤器滤芯污堵的原因不外乎污泥颗粒堵塞和微生物污染。

预处理系统微生物污染判断

预处理系统调查

  首先检查预处理系统各设备运行情况,如澄清池、空气擦洗滤池均运行正常,滤池出水浊度小于0.5NTU,活性炭过滤器及细砂过滤器出水SDI历史数据均在4~5之间,符合反渗透进水要求,SDI测试膜片上未发现污泥或滤料粉末截留现象,但在细砂过滤器观察孔处观察到滤料表面有绿色黏泥附着物。取出已污堵滤芯检查,有较重腥臭味,滤芯圆筒内侧(进水侧)洁净,外侧(出水侧)有淡黄色斑点,未发现杂物堵塞迹象,系统检查结果初步指向微生物污染。

滤芯污堵物检测

  为进一步确定污堵原因,用扫描电镜和能谱仪对污堵滤芯进行了微观检测。将刚取出的污堵滤芯保持湿润状态密封后送至检测机构,检测时剪取折叠过滤膜约3 cm×4cm大小,展开后按照过滤膜工艺结构将三层滤膜分开,分别用扫描电镜对各层进水侧放大观测,用能普仪对污堵物质进行元素分析。下图分别为第一层(表层)、第二层放大250倍后的扫描图像。

  第一层(表层)为进水层,过滤精度相对最低,从放大图像来看表层过滤纤维间孔隙清晰,附着物极少,基本没有堵塞现象。对其附着物进行元素分析,分析结果显示主要元素为C、O、Si、Al,所占质量分数分别为27.56%、38.52%、25.13%、1.89%。

  第二层过滤孔隙较第一层要小,在纤维孔隙间有较多的丝絮状附着物。对丝絮状附着物进行元素检测,结果为C、O、Si、Al所占质量分数分别达57.81%、16.53%、10.21%、2.87%,碳元素占大多数,推断丝絮状附着物主要为有机物。

  下图第三层分别放大250倍和5 000倍的扫描图像:

  与前两层相比,第三层外观上颜色有变化,呈黄绿色。图像显示第三层过滤孔隙更小,纤维孔隙间丝絮状附着物非常多,基本占据50%以上孔隙空间,附着物形貌特征与第二层类似。对丝絮状附着物元素检测结果为C、O、Si、Al所占质量分数分别达到58.94%、26.92%、5.28%、4.03%,碳元素占大部分。

  扫描电镜观测结果表明,滤芯过滤膜内部确实存在异物附着情况,主要发生在过滤膜第二层和第三层,尤以第三层最严重,附着物几乎占据了大半孔隙空间,应是导致过滤器压差高的直接原因。附着物元素分析结果显示碳和氧元素质量分数占70%以上,另有少量硅、铝元素。从元素比例判断,滤芯内部附着物主要是有机物,结合被检滤芯有较浓的腥臭味,出水侧表面呈现黄绿色斑块,可以确认微生物污染是造成滤芯堵塞的主要原因。

  保安过滤器滤芯受微生物污染反映了预处理阶段杀菌灭藻处理不够彻底。

微生物污染原因分析

  微生物几乎在所有地表水都存在,但零星的微生物未形成菌落,并不构成微生物污染的威胁。导致微生物污染发生的因素很多,如水源、温度、季节、处理方式、运行条件等。

1

预处理阶段杀生处理不足。

2

工艺流程缺陷。

3

系统长时间停运助长了微生物污染。

处理对策及效果

1

首先对空气擦洗滤池到保安过滤器流程段(活性炭过滤器除外)的设备及管线进行全面冲击式杀菌灭藻处理。

2

对已被污染的细砂过滤器进行化学清洗处理。化学清洗方案包括杀菌、碱洗、反洗等工艺,确保附着的生物黏泥被彻底清除。

3

提高澄清池出口余氯控制标准,保证后续系统水体杀生力,同时兼顾过高余氯对活性炭负担的增加,控制活性炭过滤器进水余氯含量不超0.3mg/L。

4

在活性炭过滤器出口增加杀菌剂加药点进行二次杀菌处理,加入次氯酸钠控制后续系统微生物污染。运行过程中控制保安过滤器入口余氯在0.1~0.3mg/L,同时通过控制还原剂加入量保证反渗透膜入口余氯小于0.1 mg/L。

5

减少反渗透系统停运时间,每次停运时间不超过24h,尽量避免停运期间微生物繁殖聚集。