反滲透技術(shù)應(yīng)用3[共14頁]

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1、LFC低污染聚酰胺反滲透膜 LFC LFC(即低污染復(fù)合膜)系列代表著海德能公司在復(fù)合膜領(lǐng)域內(nèi)又一新突破，本文向用戶介紹該系列膜元件的有關(guān)性能及其應(yīng)用。 3.1 簡介 LFC即低污染復(fù)合膜的簡稱，LFC系列膜元件不僅具有復(fù)合膜的低壓、高通量、高脫鹽率等各種優(yōu)點，而且還具有抗污染的特殊優(yōu)點。該系列有LFC1、LFC2及LFC3三個品種，這三個品種其材料與傳統(tǒng)復(fù)合膜相同，但不同的是，傳統(tǒng)反滲透復(fù)合膜其表面帶負電荷，而LFC1、LFC3膜表面不帶電荷，呈電中性，LFC2膜表面則帶正電荷。 LFC1膜元件的產(chǎn)水量、運行壓力和脫鹽率與CPA系列膜元件相近，LFC2膜元件的脫鹽率

2、隨給水水源類型及濃度而變化。 3.2 產(chǎn)品規(guī)格 美國海德能公司不但向用戶提供LFC1-365、LFC1、LFC2及LFC3四種8英寸低污染復(fù)合膜，同時也提供適合于小型系統(tǒng)的LFC1-4040、LFC2-4040及LFC3-4040三種4英寸膜元件，表1所列為LFC系列產(chǎn)品的流量、膜面積及脫鹽率的數(shù)據(jù)。 表1 LFC膜元件基本性能 膜型號 膜面積 - ft2 ( m2 ) 水通量 - gpd ( m3/d) 最低脫鹽率 - % 8英寸元件 LFC1-365 365 ( 33.9 ) 10000 ( 37.8 ) 99.5 LFC1 40

3、0 ( 37.2 ) 11000 ( 41.6 ) 99.5 LFC2 365 ( 33.9 ) 11000 ( 41.6 ) 95.0 LFC3 400 ( 37.2 ) 9500 ( 35.96 ) 99.6 4英寸元件 LFC1-4040 85 ( 7.9 ) 2300 ( 8.7 ) 99.4 LFC2-4040 85 ( 7.9 ) 2500 ( 9.5 ) 95.0 LFC3-4040 85 ( 7.9 ) 1980 ( 7.5 ) 99.6 所有膜元件的試驗條件均為225psi，25℃，15%回收率，pH6.5-7.0,1500pp

4、m NaCl溶液，30分鐘后取樣 從1998年開始所有4英寸膜元件外皮材料均為玻璃鋼。 3.3 LFC1膜元件 開發(fā)LFC1膜元件的目的是為了盡量減少有機污染物在膜表面的吸附，使得由于有機污染物在膜表面沉積而造成的水通量衰減速度降低至最小值。本節(jié)主要對新型LFC1膜元件與傳統(tǒng)復(fù)合膜的抗污染性能與表面電荷特性進行了比較，并提供了相關(guān)數(shù)據(jù)。首先，這些數(shù)據(jù)表明了膜表面電荷特性與pH值之間的相互關(guān)系，其次，給出了LFC1膜與各種污染物之間的相互關(guān)系，最后，也給出了LFC1膜與傳統(tǒng)復(fù)合膜在廢水處理方面的實際使用數(shù)據(jù)。 如圖1所示，在酸性及堿性條件下LFC1膜表面均呈電中性，也就是說無論

5、給水pH值是多少，LFC1膜表面均接近電中性。為了比較，傳統(tǒng)復(fù)合膜的表面電位隨pH的變化情況也一并示于圖1中，從圖1中可以看出，在通常水處理pH值范圍內(nèi)，傳統(tǒng)的聚酰胺復(fù)合膜的表面電位均呈負值。 圖1 pH值對LFC1膜及傳統(tǒng)復(fù)合膜表面電位的影響 3.3.1 污染物的化學(xué)特性 污染物對膜的水通量有顯著影響，圖2所示為LFC1膜對不同帶電污染物的抗污染特性。為了便于比較，我們將帶負電的聚酰胺復(fù)合膜的性能也示于圖中。 圖2 給水表面活性劑對LFC1膜及傳統(tǒng)復(fù)合膜的污染影響 在陰離子表面活性劑存在的情況下，盡管膜表面帶負電的復(fù)合膜其水通量可維特不變，但當(dāng)這些膜

6、與陽離子表面活性劑、兩性表面活性劑(例如，有些物質(zhì)隨pH不同而呈不同的帶電特性)或者中性表面活性劑相接觸時，其水通量則會大大降低，但對于LFC1膜來說，無論何種表面活性劑存在，它均可以保證高水通量。 3.3.2 水通量的穩(wěn)定性 在現(xiàn)場處理城市二級排水時，LFC1膜可以維持水通量穩(wěn)定，而傳統(tǒng)復(fù)合膜的水通量會很快衰減，如圖3所示，LFC1膜元件在高污染環(huán)境下也可以很長時間的保持產(chǎn)水流量穩(wěn)定。 圖3 LFC1膜在城市二級排水處理中的應(yīng)用實例 3.3.3 應(yīng)用 LFC1膜元件主要適用于城市污水處理、鍋爐排水處理及高污染的地表水處理。很多原來必須使用醋酸膜的場合均可以換用L

7、FC1膜。用LFC1膜代替CAB(醋酸)膜時可以降低給水壓力，增加產(chǎn)水量和提高脫鹽率。采用LFC1膜與醋酸膜相比的另一顯著優(yōu)點就是不需要限制給水pH值4~6，因而可以省去昂貴的加酸費用及專門的控制系統(tǒng)。 為了驗證這一觀察結(jié)果，把LFC1膜和傳統(tǒng)低壓反滲透膜在同一使用條件下進行了對比，兩種膜的進水均為中空超濾膜處理后的市政排水，地點是加州21水廠。 圖4表明了對于兩種不同的膜元件，給水壓力及溫度隨時間的變化曲線，結(jié)果表明在處理那些對傳統(tǒng)膜元件容易產(chǎn)生問題的市政排水時，LFC1膜幾乎不會被污染或者只有輕微污染，由于LFC1膜在運行的8個月中性能穩(wěn)定，所以一直沒有清洗。 圖4 LFC膜與

8、傳統(tǒng)低壓膜用于中空超濾膜處理后的市政排水 由于LFC系列膜元件是芳香族聚酰胺復(fù)合膜，因而使用LFC系列膜元件的系統(tǒng)，不能有游離氯存在。當(dāng)然某些情況下可以使用氯胺來控制細菌的生長，如想了解何時可以使用氯胺，請隨時與海德能公司聯(lián)系。 3.4 LFC2膜元件 LFC2膜是膜表面帶正電的芳香聚酰胺膜，這種帶正電的膜與傳統(tǒng)帶負電的膜性能完全不同，這種膜與陽離子表面活性劑接觸后，可通過清洗來恢復(fù)水通量，而帶負電的傳統(tǒng)復(fù)合膜在與陽離子表面活性劑接觸后其水通量無法恢復(fù)，另外，在給水TDS含量低的情況下，LFC2膜與其它帶負陰電的高脫鹽率復(fù)合膜相比，LFC2膜對鈉及其它陽離子的脫除率更高。由于膜表

9、面帶正電荷，所以我們建議在使用LFC2膜元件時避免使用陰離子聚合物，因為這些陰離子聚合物在與LFC2膜表面接觸時會導(dǎo)致膜表面產(chǎn)生不可恢復(fù)的污染。 3.4.1 在陽離子聚合物存在時水通量穩(wěn)定性 如圖5所示，LFC2膜與陽離子聚合物接觸后可以通過清洗的方法恢復(fù)其水通量，而且由于這種污染而導(dǎo)致的水通量衰減會遠遠低于使用帶負電的傳統(tǒng)復(fù)合膜。 圖5 復(fù)合膜與陽離子聚合物接觸后及清洗后水通量恢復(fù)情況 3.4.2 脫鹽率與給水含鹽量的關(guān)系 盡管在標(biāo)準(zhǔn)試驗條件下(1500ppm NaCl，225psi) LFC2膜的最低脫鹽率為95%，但在極低含鹽量的情況下，其脫鹽率要高于傳統(tǒng)的帶負電荷

10、的芳香聚酰胺復(fù)合膜。在含鹽量高于100ppm時，傳統(tǒng)的復(fù)合膜其脫鹽率極高(＞99.5%)，但是，當(dāng)含鹽量低于10ppm時它對鈉的脫除率明顯降低，因而總脫鹽率也會降低。而LFC2膜由于表面帶正電，在給水含鹽量較低的情況下，對鈉也有較高的脫除率。在給水含鹽量低的情況下，LFC2膜的整體脫鹽率要高于傳統(tǒng)聚酰胺膜，在二級反滲透系統(tǒng)中，如果第二級使用LFC2膜，則這種膜比傳統(tǒng)的聚酰胺膜有更高的脫除率，圖6正好說明了這一點。 圖6 LFC膜脫鹽率與給水含鹽量的關(guān)系 3.5 LFC3低污染反滲透膜 美國海德能公司一直致力于產(chǎn)品的更新?lián)Q代，通過不斷改善膜的技術(shù)和產(chǎn)品性能來滿足客戶的需要。現(xiàn)在美

11、國海德能公司又開發(fā)出了新一代LFC3膜產(chǎn)品，該產(chǎn)品除了具有LFC1膜所具有的親水性、電中性及高通量以外，更進一步提高了LFC1膜的脫鹽率來滿足客戶對更高脫鹽率的需要，LFC3膜產(chǎn)品是目前水處理工業(yè)中唯一把低污染技術(shù)與高產(chǎn)水量和高脫鹽率相結(jié)合的膜元件。 美國海德能公司于1998年率先推出了低污染復(fù)合反滲透膜元件LFC1，目前已經(jīng)有超過數(shù)萬支LFC1膜元件在全世界幾百個大、中型項目中使用，最典型的是在新加坡勿洛城市污水回用項目。在該項目中LFC1膜元件自2000年4月投入運行以來，每天可從廢水中制取10,000噸的飲用水，這種膜元件適用于在市政及工業(yè)中在處理地表水和廢水及其他復(fù)雜水源(指在送入任

12、何復(fù)合膜元件前需要復(fù)雜預(yù)處理的水源)。 目前可以提供的產(chǎn)品： 產(chǎn)品型號 說 明 應(yīng) 用 性 能 流量加侖/天(噸/時) 脫鹽率(最低) LFC1 電中性,親水性 適用于市政廢水 11000(41.6) 99.5% LFC1-365 電中性,親水性 適用于市政廢水 10000(37.9) 99.5% LFC2 正電性,親水性 適用于給水中含正電荷組分的場合 還可用于雙級RO中的等二級RO 11000(41.6) 95.0% LFC3 電中性,親水性 適用于市政和工業(yè)地表水及廢水 且需要高脫鹽率的場合 9

13、500(36) 99.6% 低污染反滲透LFC系列膜元件具有以下特點： l LFC1及LFC3膜表面不帶電荷且具有親水性，因而對溶解有機物的吸附性?。? l 與其它公司同類膜元件BW30-400-FR相比，LFC3膜的透鹽率低20%以上； l 400平方英尺的膜元件具有最高的性能，最有效且經(jīng)濟的系統(tǒng)設(shè)計； l 大大增加了膜元件和系統(tǒng)的運行壽命； l 延長了清洗的周期，降低了清洗的費用。 l LFC2膜表面帶有正電荷，將其用于雙級反滲透的第二級RO可大幅提高反滲透的產(chǎn)水電阻率，此技術(shù)已在國內(nèi)獲得廣泛應(yīng)用。 3.6 LFC1低污染反滲透膜在市政廢水回用方面的應(yīng)用 摘要：

14、市政廢水回用工程中的膜污染引起人們對廢水回用設(shè)計和運行的關(guān)注。膜污染是因為在進行二級處理之后，市政廢水還含有高濃度的懸浮物、膠體和較高的生物活性。使用膜技術(shù)處理市政廢水需要在反滲透系統(tǒng)之前進行非常好的預(yù)處理。建立在消毒、絮凝、澄清和介質(zhì)過濾基礎(chǔ)之上的傳統(tǒng)多級處理步驟，仍使反滲透膜有非常高的污染傾向。大量的現(xiàn)場測試和商業(yè)反滲透系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)果表明不管膜材料是醋酸纖維素還是復(fù)合聚酰胺，污染速度都非?？?。為維持設(shè)計的產(chǎn)水量，膜必須頻繁進行清洗。近來一種新的預(yù)處理技術(shù)用到了市政廢水的反滲透工藝上，它由可反洗的中空纖維結(jié)構(gòu)的微濾和超濾膜組成。這種膜預(yù)處理系統(tǒng)能處理二級排放水并能保持穩(wěn)定的過濾水量和操作壓力。

15、中空纖維技術(shù)可以為反滲透提供高質(zhì)量給水。中空纖維膜出水中膠體和懸浮物含量比傳統(tǒng)的預(yù)處理工藝出水低很多。在使用中空纖維膜預(yù)處理的廢水回用廠，反滲透膜的污染速度大幅下降。采用低污染復(fù)合膜LFC1之后，反滲透膜污染速度下降得更多。在低污染膜中，脫鹽層改進為更具親水性表面并且降低了其對溶解性有機物的親合力。在市政水回用系統(tǒng)中使用低污染膜的運行結(jié)果表明，其污染速度比清潔地下水源的RO系統(tǒng)還低。低污染速度歸功于溶解性有機物在LFC1親水性表面較低的吸附力。很明顯在低污染膜中，吸附的溶解性有機物層和膜表面之間的親合力相對較弱。本文描述低污染膜技術(shù)的性能并比較傳統(tǒng)和中空纖維膜預(yù)處理的不同結(jié)果。市政廢水回用系統(tǒng)

16、的性能將與傳統(tǒng)膜技術(shù)進行比較。中空纖維超濾膜預(yù)處理市政二級排水并使運行參數(shù)最優(yōu)化的結(jié)果也將在本文中細述。 傳統(tǒng)預(yù)處理 傳統(tǒng)處理市政廢水的反滲透系統(tǒng)中，膜污染導(dǎo)致產(chǎn)水通量的降低。這表現(xiàn)為需要明顯增加給水壓力才能維持設(shè)計透水通量。經(jīng)過二級處理的市政排水含有高濃度的膠體物質(zhì)、懸浮物和溶解性有機物。二級處理過程通常包括生物處理(活性污泥澄清)，導(dǎo)致排水中較高的生物活性。在進入反滲透系統(tǒng)之前，應(yīng)降低二級排水中膠體和固體物質(zhì)并抑制生物活性。傳統(tǒng)預(yù)處理的一個典型結(jié)構(gòu)如圖1所示，是目前建在加州桔縣21水廠(WF21)的5mgd反滲透系統(tǒng)的三級預(yù)處理流程圖。目前的預(yù)處理工藝是在原始設(shè)計基礎(chǔ)上發(fā)展、改進和

17、簡化后的流程(1)。預(yù)處理包括絮凝、石灰澄清、用CO2再次碳酸化沉淀和慢速重力過濾。采用加氯法控制生物活性。石灰澄清是提高給水水質(zhì)非常有效的方法，但是太昂貴，占地面積大且產(chǎn)生難以排放的淤泥。在一些更小的系統(tǒng)中，石灰澄清和重力過濾由在線絮凝取代，然后是二級壓力過濾和精密過濾。在21水廠，回用系統(tǒng)主要選擇由醋酸纖維素制成的反滲透膜，這種膜在運行期間污染迅速。圖2和圖3是21水廠醋酸纖維素膜的運行結(jié)果。給水壓力(圖2)最初是200psi左右，在一段時間后不得不升至260psi以維持正常的透水量，在短時期內(nèi)給水壓力又不得不升至300psi以上。盡管每2至3星期就頻繁地進行一次膜清洗，給水壓力仍持續(xù)上升

18、。與水透過率不同，脫鹽率始終穩(wěn)定在94~96%之間(圖3)。在21水廠進行過大量的現(xiàn)場試驗來評估復(fù)合膜在廢水回用方面的應(yīng)用情況。令人鼓舞的實驗結(jié)果是明顯的高水通量、低給水壓力、低電能消耗和高脫鹽率。超低壓復(fù)合聚酰胺膜ESPA在21水廠有代表性的運行結(jié)果請見圖4、5、6。ESPA膜的給水壓力初始為60psi，比200psi的醋酸纖維素膜低得多(圖4)。然而為維持設(shè)計水通量，給水壓力也不得不升至300psi以上，這相當(dāng)于特性水通量下降80%以上。頻繁的清洗也沒有能夠緩和水通量衰減的問題。同醋酸纖維膜的運行一樣，ESPA膜的脫鹽率穩(wěn)定在97%左右(圖5)?？紤]到給水中含有2~6ppm的總氯(以氯胺的

19、形式)，這個結(jié)果非常突出。RO給水中氯胺的存在似乎控制了生物活性并阻止細菌在RO系統(tǒng)中生長。在運行兩年間，膜間壓降保持穩(wěn)定(圖6)。上述膜快速污染和通量下降等結(jié)果清楚表明傳統(tǒng)的預(yù)處理工藝在處理市政排水時不能提供足夠好的水質(zhì)給RO系統(tǒng)。 膜預(yù)處理 過去已有使用超濾膜做為RO預(yù)處理工藝的絕對屏障(2)。超濾和微濾膜有能力生產(chǎn)出比傳統(tǒng)預(yù)處理工藝好很多的水質(zhì)。傳統(tǒng)的預(yù)處理工藝包括石灰澄清、介質(zhì)過濾和精密過濾，然而傳統(tǒng)的卷式結(jié)構(gòu)超濾膜不適合處理高污染的廢水。膜表面沒有嚴(yán)重污染和給水通道沒有堵塞時，超濾膜也不能在高水通量下運行。高錯流給水流速，需要降低濃差極化，從而導(dǎo)致高電量消耗。頻繁膜清洗非常繁

20、瑣且不能有效恢復(fù)透水通量。近來中空纖維結(jié)構(gòu)的微濾和超濾技術(shù)開始出現(xiàn)(3)。纖維絲孔內(nèi)徑為0.7~0.9mm，外徑為1.3~1.9 mm。新的商業(yè)用中空纖維膜有兩個新特性： l 纖維絲頻繁、短時、自動地進行沖洗 (或一定模式下反洗），使系統(tǒng)在短期脫機時能保持穩(wěn)定的透水通量； l 能在非常低的錯流流速下運行，即使在直流過濾模式時也如此。 相比傳統(tǒng)過濾器反洗，中空纖維絲超濾膜脈沖清洗的脫機時間非常短。頻繁脈沖清洗的結(jié)果是穩(wěn)定的透水通量。給水壓力范圍是5~20psi。新預(yù)處理方式的主要優(yōu)勢在于膜技術(shù)的本質(zhì)：給水與透水之間膜屏障的存在，使膠體物質(zhì)與病菌下降幾個log值。在市政廢水回用應(yīng)用中，新型可

21、反洗中空纖維膜預(yù)處理取代石灰澄清、介質(zhì)過濾、保安過濾器。二級排水有非常高的污染傾向，且中空纖維膜技術(shù)的應(yīng)用需要合適的膜種類和運行條件以維持可靠性能。在現(xiàn)場條件下我們發(fā)現(xiàn)親水性聚合物制成的中空纖維絲膜比傳統(tǒng)的疏水性材料受溶解性有機物的污染傾向小。但即使是親水性纖維膜，清洗之間的運行周期也太短，只能持續(xù)幾天。然而在中空纖維膜系統(tǒng)之前的二級排水中加入絮凝劑，運行周期可以明顯延長。圖7為海德能HYDRAcap中空纖維超濾膜在San Luis Rey (Oceanside) 廢水回用廠的運行結(jié)果。該圖說明為維持穩(wěn)定過濾通量所需的壓力值。膜組件以直流死端過濾模式運行，水通量為32gfd。最初幾天內(nèi)給水壓力

22、急速上升。每3~5天需要進行一次膜清洗。然而，在超濾系統(tǒng)給水中加入氯化鐵FeCl3之后，不進行清洗的運行周期可延長至30天以上。這樣明顯的性能提高的原因目前還不十分清楚，推測為Fe(OH)3在纖維絲表面形成高透水的多孔彈性層，吸附有機物和膠體。在反洗步驟中，此層脫離膜表面并從纖維絲中沖掉。目前實驗還在進行以便更清楚此過程原理。中空纖維膜能完全除去膠體，但對TOC的去除率不高。用中空纖維膜進行預(yù)處理，在市政排水系統(tǒng)中使用ESPA膜的性能見圖8。初始給水壓力約70psi并且迅速增加到140psi，之后穩(wěn)定下來并且在運行一年半期間隨著給水溫度的變化而波動。最初透水量衰減約60%，然而明顯低于采用傳統(tǒng)

23、預(yù)處理的同種膜水通量85%的衰減量。使用中空纖維膜做RO系統(tǒng)的預(yù)處理使復(fù)合膜在廢水回用領(lǐng)域得以應(yīng)用，使之比使用醋酸纖維膜的操作壓力更低、脫鹽率更高。 低污染反滲透膜 相比傳統(tǒng)的復(fù)合聚酰胺膜 ，最近推出的低污染復(fù)合膜LFC1，具有親水性膜 表面且膜表面不帶電荷。親水性表面降低了給水中有機物質(zhì)在膜表面的吸附。LFC1膜在21水廠和San Pasqual 水處理設(shè)備廠，以中空纖維膜做預(yù)處理，處理市政排水。在San Pasqual的運行結(jié)果見圖9。LFC1膜的特性水通量小于ESPA的特性水通量。因此，初始壓力約為90psi，稍高于同樣運行條件下ESPA膜的操作壓力。然而在運行期間給水壓力始終保

24、持穩(wěn)定，水通量為12gfd。在運行后期水通量逐步升到17 gfd，這樣的水通量對于廢水處理系統(tǒng)來說是非常高的，因為廢水反滲透系統(tǒng)通常設(shè)計的平均水通量為10gfd。圖10為特性水通量的計算值。結(jié)果表明在初期下降約15%后，特性水通量在運行期內(nèi)一直保持穩(wěn)定。由于膜性能的穩(wěn)定性，在這八個月的運行期內(nèi)，膜元件沒有進行清洗。在運行期結(jié)束后，LFC1膜在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下進行了一次測試，結(jié)果概括在表1中。相比于廠外的測試數(shù)據(jù)，八個月運行后的平均水通量下降約為10%。由0.5%NaOH溶液循環(huán)的清洗步驟可使水通量完全恢復(fù)。 表1 — San Pasqua廠經(jīng)超濾膜預(yù)處理的LFC1膜運行性能變化表 運行期：1

25、998年4~9月 測試運行時 的位置 出廠 運行后 清洗后 脫鹽率-% 透水量-gpd 脫鹽率-% 透水量-gpd 脫鹽率-% 透水量-gpd 第1列 首支元件 99.5 1629 99.6 1512 沒清洗 沒清洗 中間元件 99.5 1629 99.6 1466 99.4 1788 末支元件 99.5 1684 99.6 1499 99.4 1788 平均 99.5 1647 99.6 1492 99.4 1788 變化% +20 -9.4

26、 +20 +8.5 第2列 首支元件 99.6 1908 99.5 1629 沒清洗 沒清洗 中間元件 99.6 1908 99.6 1596 99.2 2317 末支元件 99.6 2082 99.6 1578 99.2 1708 平均 99.6 1966 99.6 1601 99.2 2012 變化% 0.0 -18.5 +100 +2.3 平均變化% +10 -14 +60 +5 膜完整性 在廢水回收系統(tǒng)中

27、，膜的完整性和膜去除病菌的能力非常重要。卷式反滲透膜的完整性可以通過真空試驗檢測，傳統(tǒng)的卷式膜只能在膜元件裝入反滲透系統(tǒng)前進行此類檢測。中空纖維超濾膜和微濾膜可以在組件裝入系統(tǒng)中之后進行完整性檢測。最普遍的中空膜組件檢測是壓力保持試驗：向系統(tǒng)施壓并監(jiān)測壓力衰減情況。在此類研究中，系統(tǒng)的完整性由超濾膜與微濾膜對MS2病菌的脫除率確定。試驗結(jié)果見圖11和圖12。結(jié)果表明每套膜系統(tǒng)可以脫除5 log的細菌。 商業(yè)應(yīng)用 使用LFC膜最大商用系統(tǒng)之一為新加坡Bedok廢水回用廠，Bedok水廠于2000年4月起開始運行。給水是二級市政排水，由微濾系統(tǒng)進行預(yù)處理。阻垢劑和硫酸加在微濾系統(tǒng)的出水處，

28、給水pH保持在6左右。反滲透系統(tǒng)包括兩套生產(chǎn)能力各為5000噸/天的系統(tǒng)，設(shè)計通量為18.7 L/m2/hr(11gfd)。反滲透設(shè)計為28 : 14 : 8三段排列，每支壓力容器中裝6支元件，設(shè)計回收率是85%。在運行初期反滲透第三段會出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象，其主要是磷酸鈣垢，采用檸檬酸清洗后能恢復(fù)膜的性能。結(jié)垢的原因主要是阻垢劑不適用，在更換阻垢劑后系統(tǒng)將會實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的運行。即使給水源自市政排水，LFC膜系統(tǒng)的給水壓力一直很穩(wěn)定，維持在設(shè)計的800~1000 KPa (116~145psi) 范圍內(nèi)，沒有壓降增加的現(xiàn)象。生物活性由反滲透系統(tǒng)給水中保持約2ppm的余氯進行控制。盡管給水中有余氯存在，

29、LFC的脫鹽率非常穩(wěn)定并且高于設(shè)計值。 處理結(jié)果 廢水回收系統(tǒng)中的膜污染與給水水質(zhì)和膜材質(zhì)有關(guān)。結(jié)果表明兩種污染成分：膠體和溶解性有機物在膜表面沉積構(gòu)成污染層。此污染過程稱為復(fù)合污染(4)，主要影響透水性。表2概括了因采用不同預(yù)處理的不同膜元件污染引起的透水通量的衰減。由表2可以明顯看出，采用超濾膜進行預(yù)處理后，反滲透膜的污染速度下降。采用膜預(yù)處理的主要結(jié)果是反滲透給水中的顆粒物減少。微濾和超濾處理很少改變給水中的有機物濃度。天然有機物非常容易吸附在疏水性膜材質(zhì)上(5、6、7)，很大程度上是有機物的吸附導(dǎo)致采用膜預(yù)處理的廢水系統(tǒng)中復(fù)合膜的通量下降。親水性膜材質(zhì)很少吸附有機物(5)，通量損失

30、也很低，所以親水性膜可以在較高水通量下運行。廢水回收系統(tǒng)中的污染過程不會導(dǎo)致系統(tǒng)壓降的明顯增加，這是因為給水中的余氯明顯降低生物活性。使用中空纖維膜預(yù)處理提供進一步的屏障，降低了反滲透給水中的細菌量。采用LFC膜處理市政廢水的設(shè)計觀念，通過中試系統(tǒng)研究和開發(fā)，在大型商業(yè)反滲透系統(tǒng)中得以成功應(yīng)用。給水壓力和脫鹽率等性能保持了長期穩(wěn)定。生物活性，通常是廢水回收應(yīng)用中的主要問題，通過余氯的存在得以控制。 表2 — 不同反滲透膜在特性水通量下的預(yù)處理結(jié)果 膜種類 醋酸纖維素膜 ESPA1(聚酰胺) ESPA1(聚酰胺) LFC1(低污染) 預(yù)處理方式 傳統(tǒng) 傳統(tǒng) 中空纖維膜 中空

31、纖維膜 特性水通量, 初期 0.07gfd/psi 0.24 gfd/psi 0.24 gfd/psi 0.17 gfd/psi 特性水通量,穩(wěn)定后 0.04 gfd/psi 0.04 gfd/psi 0.10 gfd/psi 0.15 gfd/psi 通量下降 40% 85% 60% 12% 操作壓力,給水壓力在10gfd/psi(bar) 200~350(14~24) 300~350(20~24) 140~180(10~13) 100~150(7~11) 電能消耗 kwhr/m3 5.0~6.0 5.0~6.0 2.5~3.2 1.7~2.7