膜(mó)汙染(rǎn)式由(yóu)沉(chén)積到膜上的顆粒(lì)物在反衝(chōng)洗(xǐ)時(shí)沒有(yǒu)被(bèi)帶走而引起。當發(fā)生(shēng)膜汙染時，可(kě)以檢(jiǎn)測(cè)到(dào)沉積(jī)層的形(xíng)成(chéng),通(tōng)常被稱(chēng)為“泥餅(bǐng)",這就增大了膜排水(shuǐ)通道(dào)的(dí)阻力從而導(dǎo)致(zhì)流量下(xià)降(jiàng)。此外,這些沉積(jī)物會加劇濃差極化現象(xiàng),阻礙被膜截(jié)留(liú)鹽類的(dí)反向(xiàng)擴(kuò)散。最後,由於沉(chén)積物占據了(liǎo)部分支撐層間(jiān)的區域(yù),會(huì)使循環(huán)水(shuǐ)流產生(shēng)水頭(tóu)損失,並導致整個膜表(biǎo)麵過水(shuǐ)不均(jūn)匀。

      (1)膜汙染的(dí)主(zhǔ)要(yào)原(yuán)因(yīn)

      主要(yào)有三(sān)種不(bù)同(tóng)的(dí)化(huà)合(hé)物易沉(chén)積在膜上(shàng):

      ①水中(zhōng)的膠體

      這(zhè)類(lèi)物質(zhì)主要包括:

      a.地表(biǎo)水(shuǐ)中(zhōng)的微粒(通(tōng)常是細(xì)黏(nián)土(tǔ)),可能(néng)含有細(xì)砂，微(wēi)藻,甚至是死(sǐ)亡(wáng)的(dí)藻類;

      b.油(yóu)脂，烴類化(huà)合物，不(bù)溶(róng)於水的聚(jù)合(hé)物,其(qí)危(wēi)害在於(yú)能在(zài)膜表麵形(xíng)成一層(céng)在一(yī)定程(chéng)度上(shàng)產(chǎn)生不可(kě)逆(nì)汙(wū)染的塗層,導(dǎo)致流(liú)量突然(rán)下降。

      ②氧化物·氫(qīng)氧(yǎng)化(huà)物

      收決於pH和濃度,這(zhè)些金屬氧化物(wù)或氫氧(yǎng)化(huà)物(wù)能(néng)沉(chén)澱到膜(mó)表麵(miàn)(參(cān)見(jiàn)成(chéng)垢機理)形(xíng)成(chéng)致密的非常難以(yǐ)清(qīng)洗(xǐ)的泥餅層(céng)。

      ③生(shēng)物汙(wū)染(rǎn)物

      隻(zhī)要進(jìn)水(shuǐ)中存在微生物(細菌，真(zhēn)菌，酵(jiào)母(mǔ)),即使(shǐ)含量(liáng)非(fēi)常(cháng)低(dī),其(qí)也會和(hé)其他(tā)膠體一(yī)樣(yàng)在(zài)膜(mó)表(biǎo)麵(miàn)累(léi)積。如果水(shuǐ)中同(tóng)時(shí)含(hán)有一定濃度(dù)的營養物BDOC(可(kě)生物降解有機(jī)碳(tàn)),無(wú)論(lùn)是何(hé)來(lái)源(天然(rán)，汙(wū)染，氧(yǎng)化副(fù)產物等(děng)),微生(shēng)物(wù)均會(huì)繁殖(zhí)且(qiě)通(tōng)過胞外聚合(hé)物逐漸附(fù)著到(dào)膜上(shàng),生(shēng)成一(yī)種類(lèi)似於附著生長工藝中的生物(wù)膜。此(cǐ)外,這(zhè)層生物(wù)膜內(nèi)含有上述物質(zhì)(氧(yǎng)化物，氫氧化(huà)物，膠(jiāo)體(tǐ)等(děng))。

      (2)膜汙(wū)染(rǎn)的(dí)後果(guǒ)

      無論(lùn)汙染(rǎn)物(wù)組分(fēn)的(dí)性質(zhì)如(rú)何(hé),膜被(bèi)汙染後會(huì)產生一種(zhǒng)或多種影(yǐng)響:

      ①水頭(tóu)損(sǔn)失(shī)增(zēng)大(dà),這通(tōng)常是一(yī)個報(bào)警參數;

      ②鹽透(tòu)過(guò)率升(shēng)高(可(kě)能會引(yǐn)起濃(nóng)差(chà)極(jí)化);

      ③通量下降。

      為了及(jí)時做(zuò)出反應,必須(xū)經常監測(cè)水廠(chǎng)的(dí)運(yùn)行(háng)情況,以便(biàn)根據儀表提供的(dí)原(yuán)始(shǐ)數據(jù)快速準(zhǔn)確找(zhǎo)出任(rèn)何偏差(chà),然後根據邏輯(jí)推(tuī)理(lǐ)對其(qí)做(zuò)出合理(lǐ)的解(jiě)釋。實(shí)際(jì)上(shàng),由有意降(jiàng)低(dī)回收(shōu)率或溫(wēn)度波(bō)動引起(qǐ)的錯流(liú)流速的(dí)增大(dà),將(jiāng)產生與(yǔ)膜過度汙染相(xiāng)同的(dí)結果(guǒ):水(shuǐ)頭(tóu)損失增(zēng)大(dà)和通量的(dí)波(bō)動(dòng)。同(tóng)樣(yàng),為能評(píng)價(jià)膜(mó)汙(wū)染情(qíng)況,首先(xiān)必須對運(yùn)行數(shù)據(jù)進行係統性校(xiào)準(zhǔn)分(fēn)析,例如(rú)基(jī)於(yú)相(xiāng)同的(dí)壓力，溫度(dù)和(hé)回(huí)收(shōu)條(tiáo)件進(jìn)行計算(suàn),通過(guò)係(xì)統(tǒng)性(xìng)的修正結果來(lái)確定水(shuǐ)頭損失(shī)，鹽(yán)通(tōng)量(liáng)或流量是(shì)否顯著變化,隨(suí)後(hòu)基於該結(jié)果再(zài)確(què)定(dìng)是(shì)否(fǒu)要(yào)進行(háng)化(huà)學清(qīng)洗。

      (3)緩解(jiě)膜(mó)汙(wū)染(rǎn)的(dí)方法(fǎ)

      般采用如(rú)下4種(zhǒng)方(fāng)法(單個(gè)或聯用)以減緩膜汙染:

      ①預(yù)處理(lǐ)

      通(tōng)常情(qíng)況(kuàng)下(xià),原(yuán)水經澄清及過濾組(zǔ)合(hé)工(gōng)藝(yì)(如(rú)有(yǒu)必要可(kě)采用兩級以(yǐ)上的(dí)處理工(gōng)藝)處理後(hòu)幾(jī)乎(hū)不含有膠體顆(kē)粒(lì)。膠體顆(kē)粒(lì)含(hán)量可以用(yòng)H(汙染指數)或(huò)SD(淤(yū)泥密度(dù)指(zhǐ)數)表(biǎo)征(zhēng)。實際(jì)上,這(zhè)也是判斷(duàn)膜(mó)汙(wū)染(rǎn)風險*的參數。

      卷(juàn)式(shì)膜組件供應(yīng)商(shāng)推薦的(dí)使用條件是汙染(rǎn)指數(shù)小於4或(huò)5。然(rán)而,經(jīng)驗證明(míng)汙染指數(shù)通(tōng)常(cháng)應(yīng)小(xiǎo)於3,最好小(xiǎo)於2.5,最(zuì)大(dà)值可(kě)為4或5。

      值(zhí)得注意的是,雖然(rán)經驗表(biǎo)明當汙染指(zhǐ)數小於(yú)3時對應的濁(zhuó)度通常(cháng)低於0.15NTU,但濁度(dù)和(hé)汙染(rǎn)指數(shù)沒有普(pǔ)遍(biàn)相關性,評估卷式膜組(zǔ)件(jiàn)是否(fǒu)適(shì)用(yòng)於處理澄清(qīng)水時對此(cǐ)一定(dìng)要(yào)特(tè)別(bié)注(zhù)意(yì)。例如,當(dāng)地(dì)表(biǎo)水(shuǐ)(湖水或海(hǎi)水)的(dí)水質潔淨(jìng)時(濁(zhuó)度(dù)<2NTU),通常需(xū)采用兩級過(guò)濾工藝,其中(zhōng)至少有(yǒu)一級(jí)上(shàng)遊(yóu)設有(yǒu)混(hùn)凝(níng)處理(lǐ)單元以(yǐ)獲(huò)得(dé)滿意(yì)的汙染指(zhǐ)數。如可能出現(xiàn)異常高濁，藻類(lèi)暴發，原(yuán)水(shuǐ)含有(yǒu)烴(tīng)類化合(hé)物等情況,就可能(néng)必(bì)須采用浮選處(chǔ)理(lǐ)工藝(yì)(例如(rú)AquaDAF氣(qì)浮(fú))。

      聚(jù)合物(wù)的(dí)效用(yòng)多種多(duō)樣,在此使用(yòng)需(xū)慎(shèn)重考慮(lǜ)聚合物的種類和用量(liáng),以防(fáng)其在(zài)一(yī)定程(chéng)度上(shàng)被(bèi)膜不可逆地吸附。膜(mó)澄清(必要時結(jié)合沉澱(diàn)或浮(fú)選工(gōng)藝(yì))顯(xiǎn)然(rán)是(shì)一種(zhǒng)可行(háng)的選擇。

      設計(jì)合(hé)理的(dí)預(yù)處理工(gōng)藝是(shì)係統(tǒng)穩(wěn)定可(kě)靠運(yùn)行(háng)關鍵因素,其可以(yǐ)降低衝洗頻率(shuài),延長膜的使用壽命(根(gēn)據實(shí)際使用(yòng)情(qíng)況(kuàng)可使用(yòng)6~10年(nián))。預(yù)處理工藝的(dí)設計(jì)是(shì)專業(yè)性很(hěn)強，要求很高(gāo)的工(gōng)作(zuò),需要全麵掌(zhǎng)握相關知識的優秀(xiù)的專(zhuān)業人員(知(zhī)道何(hé)種水(shuǐ)質選擇何(hé)種(zhǒng)適合的處理技(jì)術)。

      ②選(xuǎn)擇產(chǎn)水通(tōng)量(liáng)

      水的膜通量[每平(píng)方米膜(mó)麵積每(měi)小時(shí)的產(chǎn)水(shuǐ)量用L/(m2·h)或者(zhě)LMH表示]是(shì)一(yī)個(gè)非常(cháng)重要的參(cān)數(shù)。實(shí)際(jì)上,膜通量越大,單位膜麵(miàn)積每小(xiǎo)時(shí)接收(shōu)的(dí)膠體(tǐ)含量越(yuè)高,這(zhè)將使得膜(mó)組件(jiàn)的清洗更(gēng)加(jiā)頻(pín)繁。為防止(zhǐ)出(chū)現這種(zhǒng)情況,需(xū)選擇(zé)*的(dí)預處理係(xì)統,或者選擇較低的回(huí)收率以(yǐ)降低錯(cuò)流流量(事(shì)實(shí)證(zhèng)明(míng)這個選擇一(yī)般(bān)成本(běn)較高)。相(xiāng)反,選(xuǎn)擇合(hé)理(lǐ)的水(shuǐ)通(tōng)量,特別(bié)是(shì)通過(guò)第(dì)一個(gè)元(yuán)件時(shí)的(dí)通量(liáng),會使得(dé)滲(shèn)透(tòu)壓和衝洗頻率(shuài)更加合(hé)理。

      圖1和(hé)圖2是以(yǐ)海(hǎi)水淡化係統相同壓力元件(七個串聯(lián)膜組(zǔ)件)為例(lì),說明在(zài)通(tōng)量(liáng)選擇上(shàng)所(suǒ)遇到(dào)的困難(nán)。圖15-12中的回(huí)收(shōu)率設定為(wéi)50%,平(píng)均(jūn)通(tōng)量(liáng)為14LMH,而第(dì)一個膜(mó)元件的(dí)實際通量為(wéi)28LMH,最後一(yī)個元(yuán)件隻(zhī)有(yǒu)4LMH。

      這會(huì)導(dǎo)致:當水(shuǐ)質(zhì)欠佳時第(dì)一(yī)個(gè)膜元(yuán)件將很快被(bèi)汙堵(dǔ)。這種情(qíng)況(kuàng)會在回收(shōu)率降為40%時(shí)得到改善(shàn)。

膜(mó)元件(jiàn)位置(zhì)

圖1  同(tóng)一壓力(lì)膜殼(ké)中單(dān)個膜元(yuán)件(jiàn)的平(píng)均(jūn)通(tōng)量(liáng)和(hé)實際(jì)通量：回收率(shuài)的(dí)影響

      圖(tú)2還(huán)展(zhǎn)示了(liǎo)在恒定的回(huí)收(shōu)率(shuài)情(qíng)況(kuàng)下(xià)溫度對通(tōng)量(liáng)的影(yǐng)響，以(yǐ)及由回(huí)收率—溫(wēn)度—高通量組(zǔ)合(hé)引(yǐn)發的*風險(xiǎn)。

      ③控(kòng)製(zhì)生(shēng)物汙(wū)染(rǎn)

      對於(yú)生(shēng)物汙染,一方麵要(yào)盡可能(néng)*去(qù)除水中的所有微(wēi)生物,這實(shí)際(jì)上難(nán)以(yǐ)實(shí)現(xiàn):另(lìng)一(yī)方麵要(yào)盡量去(qù)除水(shuǐ)中微(wēi)生物的營養源(BDOC),尤其是(shì)磷。

膜(mó)元(yuán)件(jiàn)位(wèi)置

圖2 同一壓(yā)力(lì)膜(mó)殼(ké)中單個(gè)膜元件的(dí)平(píng)均(jūn)通量和(hé)實際(jì)通量:溫度及回收率的影(yǐng)響

      短(duǎn)時衝(chōng)擊(jī)投加適合的(dí)殺生(shēng)劑也(yě)能夠有(yǒu)效控製生(shēng)物(wù)汙染。

      注意(yì):對於(yú)高鹽度(>5gL)水的處理(lǐ),定(dìng)期用產水(shuǐ)清洗造(zào)成(chéng)滲透(tòu)衝擊也(yě)是(shì)一個好(hǎo)的解(jiě)決(jué)辦法(fǎ)。

      ④抗(kàng)汙染(rǎn)膜的(dí)使(shǐ)用

      最(zuì)新的發展(zhǎn)表明抗汙染(rǎn)膜(mó)已經投入(rù)市場。其(qí)特(tè)性(xìng)通常是降低膜的(dí)表麵(miàn)電(diàn)荷,使其不易(yì)“捕(bǔ)獲(huò)"粒子。這(zhè)些膜最(zuì)初成(chéng)功(gōng)應用於(yú)汙水回(huí)用領域(傳(chuán)統或(huò)雙(shuāng)膜(mó)係統)。