膜法處理污水回用過程中如何防治膜污染

　　膜污染是指與膜接觸的料液中的微粒、膠體粒子或溶質(zhì)大分子由于與膜的物理、化學(xué)或生物作用，引起物質(zhì)在膜表面或膜孔內(nèi)吸附、沉積，造成膜孔徑減小或堵塞，使膜通量變小且分離性能降低的現(xiàn)象。由于膜污染限制了膜的滲透通量，降低了膜的使用壽命和膜的分離效率，嚴重制約著膜技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。因此，關(guān)于膜法處理廢水過程中的膜污染的研究一直備受關(guān)注。

　　要預(yù)防和控制膜污染，首先要了解各種膜過程的過濾機理。一般來說，微/超濾過程主要遵循篩分機理，反滲透過程遵循溶解-擴散機理。相應(yīng)地，反滲透膜的污染一般為膜面污染，而微/超濾膜的污染一般為表面凝膠層污染和孔內(nèi)吸附及孔堵塞引起的膜污染。表面污染一般為可逆膜污染，而孔內(nèi)堵塞和吸附一般為不可逆膜污染。

　　在明確了各種膜過程的過濾機理以后，可以從以下幾個方面來預(yù)防和控制膜污染。

　　預(yù)處理工藝的選擇

　　預(yù)處理是指在原料液過濾前加入適當?shù)乃巹?，以改變料液或溶質(zhì)的性質(zhì)，或?qū)α弦哼M行絮凝、過濾，去除較大的懸浮粒子或膠狀物質(zhì)，或調(diào)整料液的pH以去除膜污染物，從而減輕膜的負荷和污染。

　　在選擇預(yù)處理工藝之前，首先要明確預(yù)處理的目的。膜前進行預(yù)處理主要是為了防止或減少膜污染，將膜污染降低到最低水平。因此，可以根據(jù)不同膜過程的需求和進水要求選擇合適的預(yù)處理工藝。首先，需在實驗室確定各種膜過程中的關(guān)鍵污染物，去除或減少對膜污染起主要作用的關(guān)鍵組分。預(yù)處理的目的并不是去除所有污染物，而是去除對膜有污染或損害的關(guān)鍵污染物，因此處理要適度，過度的預(yù)處理反而會引起新的膜污染。

　　1、污水中無機結(jié)垢物質(zhì)引起的膜污染的預(yù)處理工藝選擇

　　在雙膜系統(tǒng)運行過程中，結(jié)垢主要發(fā)生在反滲透膜元件上，如果超濾進水中的硬度和堿度過高，則容易在反滲透膜段發(fā)生結(jié)垢，引起反滲透產(chǎn)水通量快速下降。因此，要減少反滲透膜段的結(jié)垢污染，需要對污水進行膜前預(yù)處理。防止反滲透膜結(jié)垢的預(yù)處理方式主要有以下幾種：添加阻垢劑、調(diào)酸、除硬等。

　　添加阻垢劑可以控制碳酸鹽垢、硫酸鹽垢以及氟化鈣垢，還可以抑制硅垢。添加的阻垢劑可分為3類：六偏磷酸鈉、有機磷酸鹽和多聚丙烯酸鹽。添加阻垢劑的優(yōu)點是操作簡單，膜前無任何處理步驟，且添加劑量可精確控制;缺點是會增加濃水COD，高回收率下可能失效，阻垢劑含量高或阻垢劑種類選擇不當時仍有可能堵膜。

　　通過調(diào)酸，可使碳酸鈣維持溶解狀態(tài)。調(diào)酸處理的優(yōu)點是操作簡單，污水pH不高時，成本低于除硬處理;缺點是調(diào)酸處理對Ca、Mg離子無去除作用，濃水側(cè)Ca、Mg離子含量仍較高，且對管路防腐要求較高。此外，僅采用加酸控制碳酸鈣結(jié)垢時，要求濃水中的LSI或S&DSI指數(shù)必須為負數(shù)。

　　除硬處理可采用石灰-純堿除硬或氫氧化鈉-純堿除硬。在水中加入氫氧化鈣可去除碳酸鹽硬度，非碳酸鹽硬度可以通過加入碳酸鈉(純堿)進一步降低。石灰除硬的優(yōu)點是可同時降低硬度和堿度，比氫氧化鈉成本低，濃水LSI降低明顯;缺點是泥渣量很大，泥渣沉降或過濾操作繁瑣。氫氧化鈉除硬的優(yōu)點是泥渣量少;缺點是對堿度去除效果不好，濃水LSI仍較高，處理成本較石灰法高。

　　2、污水中膠體引起的膜污染的預(yù)處理工藝選擇

　　膠體污染主要發(fā)生在超濾膜元件上，如果反滲透進水中鐵、錳、硅等含量超過一定值，則在反滲透膜元件也會形成污堵，因此，必須控制進水中的鐵、錳、硅等含量。

　　膠體的粒徑范圍為1nm~1μm，在水中通常帶電。膠體粒子之間由于靜電斥力的作用，不會發(fā)生聚合，很難自然沉降。因此，必須根據(jù)膠體物質(zhì)的特性，在水中加入特定化學(xué)藥劑或采用其他方法，使其沉淀下來。

　　超濾膜前脫除膠體的方法主要有凝聚、絮凝(包括電絮凝)、混凝或氣浮等。凝聚是在廢水中投加帶正離子的混凝藥劑，大量正離子在膠體粒子之間的存在可以消除膠體粒子之間的靜電排斥，從而使微粒聚結(jié)。常用的凝聚劑有硫酸鋁、硫酸亞鐵、明礬、氯化鐵等。

　　絮凝是在廢水中加入高分子混凝藥劑，高分子混凝藥劑溶解后，會形成高分子聚合物，這種高聚物的結(jié)構(gòu)是線型結(jié)構(gòu)，線的一端拉著一個微小粒子，另一端拉著另一個微小粒子，在相距較遠兩個粒子之間起著黏結(jié)架橋的作用，使得微粒逐漸變大，最終形成大顆粒的絮凝體，加速顆粒沉降。常用的絮凝劑有聚丙烯酰胺(PAM)、聚鐵(PE)等。

　　凝聚與絮凝結(jié)合在一起使用的過程為混凝過程?；炷龑υ膽腋∥?、有機物及膠體物質(zhì)等雜質(zhì)都有去除效果，操作簡單，處理成本低，是目前國內(nèi)外應(yīng)用最普遍的水處理方法。據(jù)文獻報道，一般混凝+過濾可去除60%的膠體硅，混凝+澄清過濾可去除90%的膠體硅。