反滲透膜化學清洗分析

趙 彬

（國家電投阜新發(fā)電有限責任公司，遼寧阜新 123000）

1 廢水處理工藝中膜生物反應(yīng)技術(shù)的基本原理

作為一種新型污水處理技術(shù)，以分離膜組件的配合為依托、以二沉池技術(shù)和生物處理技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合膜分離技術(shù)和生物反應(yīng)器的膜生物反應(yīng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于環(huán)境工程污水處理。與傳統(tǒng)單一化處理模式相比，膜生物反應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用不僅具有良好的實效性和使用性，從根本上顯著地提高了污水處理效率，與此同時在增加污水轉(zhuǎn)換率，緩解當前水資源短缺問題中也發(fā)揮了重要性作用。

膜生物反應(yīng)技術(shù)是以膜分離技術(shù)為基礎(chǔ)，通過合理化應(yīng)用膜生物反應(yīng)器進行污水處理的一種現(xiàn)代化處理技術(shù)手段，相比傳統(tǒng)污水處理技術(shù)，運行操作平穩(wěn)、便捷，占用空間小以及可操控性強是這種污水處理技術(shù)的顯著優(yōu)點。就目前來看，膜分離生物反應(yīng)器、萃取膜生物反應(yīng)器以及膜曝氣生物反應(yīng)器是當前膜生物反應(yīng)器的主要應(yīng)用類別，其中又以膜分離生物反應(yīng)器應(yīng)用最廣。根據(jù)膜放置方式的不同，膜分離生物反應(yīng)器分為一體式與分體式兩種。

2 現(xiàn)階段反滲透污染物類型及形成原因

經(jīng)大量調(diào)研數(shù)據(jù)分析可知，自二十世紀六十年代興起的反滲透膜技術(shù)作為一種分離技術(shù)，初期主要用于電子和半導體純水分離，而后經(jīng)過不斷地探索實踐，被廣泛應(yīng)用于電力及其他工業(yè)中，并在多個領(lǐng)域取得了突破性進展。但就目前來看，反滲透膜在使用一段時間后，受諸多不可控因素的影響會出現(xiàn)污染癥狀，在縮短使用壽命的同時，工程整體效益也勢必將受到一定阻礙。據(jù)調(diào)查導致反滲透膜出現(xiàn)污染癥狀的主要原因除了膜本身原因、膜性能損傷、水質(zhì)、膜清洗不及時以及操作不規(guī)范等因素外，如下污染物的存在也是引發(fā)反滲透膜污染的重要原因。

2.1 化學污染

在反滲透膜使用過程中，由于水中含有的大量Ca2+、Mg2+、Ba2+等金屬陽離子以及HCO3-、CO2-、SO2-等酸性陰離子，當離子含量達到一定程度后，就會與水中其他物質(zhì)進行反應(yīng)，最終形成化學垢，進而在影響反滲透膜使用壽命的同時，對于產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展目標的實現(xiàn)也造成一定影響。目前來看化學垢的產(chǎn)生原因主要是因為操作不當亦或是阻垢劑加藥系統(tǒng)不完善，長此以往勢必對企業(yè)發(fā)展造成極為不利的影響。

2.2 顆粒和膠體污染

據(jù)調(diào)查反滲透膜在使用一段時間后，表面會形成一層凝膠層，倘若工作人員未能將其及時清理亦或是忽視了凝膠層對反滲透膜的影響，在影響水處理效果的同時，甚至會導致堵塞問題的出現(xiàn)。就目前來看，天然水中由于含有SiO2雜質(zhì)，當其附著到凝膠層后倘若未及時進行清理，就會導致硅酸鹽垢的形成，再加之膜分離階段，金屬物質(zhì)濃縮、溶液pH 的改變會使得金屬氧化物的大量沉積，造成堵塞問題，影響反滲透膜使用效率。

2.3 微生物污染

水中含有大量的微生物，而這類物質(zhì)常常會附著到反滲透膜表面，由此在縮短反滲透膜使用壽命的同時，影響企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益。與化學污染和膠體污染相比，微生物污染的污染速度較快，主要是因為微生物的繁殖速度快，此外相比前兩種污染物類型，在清洗過程中微生物污染的清洗難度相對較高。

3 廢水處理工藝中膜生物反應(yīng)技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 曝氣生物濾池技術(shù)

目前來看在環(huán)境工程污水處理中，曝氣生物濾池技術(shù)是膜生物反應(yīng)技術(shù)應(yīng)用中最常用的一種技術(shù)手段，與其他幾種處理技術(shù)相比，這項技術(shù)的應(yīng)用不僅能有效處理洗滌劑、膠體等類型的雜質(zhì)，與此同時在降低污水處理負荷、降低生物膜導致的污染問題發(fā)生率以及提高污水各環(huán)節(jié)處理工作質(zhì)量等方面都具有顯著意義。

3.2 EGSB-MBR 組合技術(shù)

作為一種組合型技術(shù)手段，采用膨脹顆粒污泥床的EGSB技術(shù)和膜生物反應(yīng)技術(shù)—MBR 技術(shù)，就單一處理效率而言都是十分顯著地，但隨著近年來國家工業(yè)化和城市一體化建設(shè)進程的快速化發(fā)展，環(huán)境工程作業(yè)成效受到了各界的高度關(guān)注。為顯著提高污水處理效率，降低高濃度工業(yè)有機污水中的各類有機雜質(zhì)，將兩種技術(shù)進行有機結(jié)合，先利用EGSB反應(yīng)器取出廢水中的大部分的化學需氧量，而后利用MBR 技術(shù)對廢水有機物進行降解處理，以達到預期廢水處理目的。

3.3 動態(tài)內(nèi)循環(huán)反應(yīng)技術(shù)

在當前城鄉(xiāng)一體化建設(shè)進程不斷加快的新市場經(jīng)濟常態(tài)下，隨著經(jīng)濟的快速化發(fā)展，將膜生物反應(yīng)技術(shù)實踐于環(huán)境工程作業(yè)中現(xiàn)已迫在眉睫，但對于某些經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)，為確保污水處理工作的有效落實，利用廉價的微網(wǎng)材料作為膜基質(zhì)的動態(tài)內(nèi)循環(huán)反應(yīng)技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。經(jīng)大量調(diào)研數(shù)據(jù)分析可知，這項技術(shù)的應(yīng)用雖然具有造價低、可形成一種可循環(huán)利用體系的優(yōu)勢外，卻也存在著易導致錯流速度降低的弊端，針對上述問題基層產(chǎn)業(yè)機構(gòu)和相關(guān)主管部門可通過更改曝氣裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計的方式進行處理。

3.4 氣浮等膜生物反應(yīng)組合技術(shù)

氣浮等膜生物反應(yīng)組合技術(shù)作為一種組合工藝，相比曝氣生物濾池技術(shù)以及動態(tài)內(nèi)循環(huán)反應(yīng)技術(shù)，在一定程度上它不僅能有效降低水中各類雜質(zhì)含量，與此同時在去除不可降解的膠體與難以溶解的物質(zhì)，緩解生物處理作業(yè)壓力等方面也發(fā)揮了重要性作用。除此之外經(jīng)大量調(diào)研數(shù)據(jù)分析可知，氣浮等膜生物反應(yīng)組合技術(shù)的最大應(yīng)用優(yōu)勢在于滿足多種作業(yè)環(huán)境的處理要求。

4 目前反滲透膜清洗技術(shù)的常見類型

產(chǎn)水流量、產(chǎn)水背壓、回收率、溫度等是反滲透膜水處理裝置的主要運行參數(shù)，在反滲透膜技術(shù)應(yīng)用過程中，基層產(chǎn)業(yè)機構(gòu)和相關(guān)部門可根據(jù)運行參數(shù)的穩(wěn)定性與否，對膜是否存在污染問題進行判斷，即通常而言當出現(xiàn)如下癥狀時，基層產(chǎn)業(yè)機構(gòu)和相關(guān)部門需做好清洗工作，即產(chǎn)水流量減少、產(chǎn)水水質(zhì)降低、透鹽率增加、給水壓力增加以及系統(tǒng)各段之間壓差明顯增加。

4.1 清洗方式

目前來看，在進行反滲透膜清洗過程中，常用的清洗方式主要有兩種，即在線清洗和離線清洗，為確保清洗的科學性、合理性和有效性，基層產(chǎn)業(yè)機構(gòu)和相關(guān)部門的工作人員，需根據(jù)實際需求采取合適的清洗方式，以確保清洗工作的有效落實。

4.1.1 在線清洗

通常而言在線清洗主要用于反滲透膜污染度相對較低，即這種方式的使用主要是為了對反滲透系統(tǒng)進行日常保養(yǎng)和維護，在操作方面具有清洗簡單、成本低廉以及作業(yè)便捷的優(yōu)勢，是目前一種較為常規(guī)的清洗方式。但與此同時不可否認的是，受運行設(shè)備自身的條件性制約，在線清洗方式的使用往往難以取得預期清洗目標，效果也不甚理想。

4.1.2 離線清洗

一般來講離線清洗主要用于反滲透膜污染度相對較高，具體而言它是通過將反滲透膜元件從運行系統(tǒng)中拆下，使用專用的清洗設(shè)備進行清洗，在操作難易度以及清洗成本方面，都相對較高，但清洗效果卻也較為顯著。相比在線清洗，離線清洗作業(yè)方式較為復雜，耗費的時間和成本也相對較高，一般來講它只適用于對于清洗度有著嚴格要求的任務(wù)。

4.2 清洗技術(shù)

4.2.1 物理清洗

在進行反滲透膜清洗作業(yè)過程中，物理清洗是一種最常用的清洗方式，在一定程度上它不僅具有顯著的成本優(yōu)勢，此外它能沖掉堵塞在膜孔內(nèi)的污染物和側(cè)膜表面的附著物，清洗效果十分顯著。目前來看常用的物理清洗方式有三種，即低壓高流速清洗、反壓清洗以及這兩種清洗方法聯(lián)合使用，具體來看低壓高流速清洗（低壓力下提高流速）不僅能有效地降低溶質(zhì)在膜面的附著時間，此外通過這種清洗手段還能有效地縮減料液和膜面之間的濃差，以此來延長反滲透膜使用壽命；反壓清洗（在膜一側(cè)加壓后反向透過膜）的使用，則從某方面而言能切實有效地規(guī)避料液側(cè)膜溶質(zhì)的附著，在延長膜使用壽命的同時，取得預期作業(yè)成效。

4.2.2 化學清洗

雖然物理清洗方式的應(yīng)用具有一定的清洗效果，但在污染度較為嚴重亦或是化學垢較為厚重的情況下，物理清洗往往難以取得預期作業(yè)成效，而要想取得預期清洗目標，基層產(chǎn)業(yè)機構(gòu)和相關(guān)部門的工作人員需采用化學清洗技術(shù)。簡單來講所謂的“化學清洗”，其實就是利用化學劑使其與污染物進行反應(yīng)，分解成水溶物透過反滲透膜的一種清洗技術(shù)。通過上述分析可知，化學垢的成分較為復雜，在化學清洗方式應(yīng)用過程中，為了提高清洗效果，工作人員需將酸性（去除沉積的無機鹽垢）、堿性（去除有機物和膠體污染物）兩種藥劑結(jié)合起來使用，并在嚴格按照“配置清洗液—低流量輸入清洗液—循環(huán)—浸泡—高流量水泵循環(huán)—沖洗”的流程進行作業(yè)。

在應(yīng)用化學清洗技術(shù)時，為了提高清洗的科學性、有效性，基層產(chǎn)業(yè)機構(gòu)和相關(guān)部門的工作人員需在清洗前就做好水質(zhì)調(diào)查工作，根據(jù)區(qū)域內(nèi)水質(zhì)差異選擇合適的清洗藥劑，在降低清洗成本的同時，保障清洗效果。在進行清洗藥劑選擇過程中，不僅需考慮反滲透膜的特性，還要綜合現(xiàn)場檢驗分析結(jié)果以及污染度，避免藥劑對反滲透膜產(chǎn)生不良影響，最終在降低清洗過程膜損傷度的基礎(chǔ)上，保證清洗效果。

4.3 生物清洗

就目前來看，在進行反滲透膜清洗過程中，除了物理清洗和化學清洗外，生物清洗也是現(xiàn)階段采取的主要清洗手段，目前常用的生物清洗方式有兩種，即使用具有生物活性的清洗劑以及將生物劑通過特殊的方法固定在膜上。通過對比可知，目前在清洗過程中，酶制劑是使用頻率最高的一種清洗劑，在有效切斷蛋白質(zhì)肽鏈的基礎(chǔ)上，還能有效地脫除污染物中含有蛋白質(zhì)的混合膜，為預期清洗目標的達成奠定良好基礎(chǔ)。

5 結(jié)語

反滲透膜技術(shù)作為一種現(xiàn)代化分離技術(shù)手段，在水處理中得到了廣泛應(yīng)用，不僅有效地提高了水處理質(zhì)量和效率，在推動國民經(jīng)濟進一步發(fā)展中也發(fā)揮了重要作用。但不可否認的是，在長時間使用過程中，反滲透膜會出現(xiàn)一定的污染，在縮短膜使用壽命的同時，給企業(yè)效益也造成極為不利的影響，因此為確保系統(tǒng)運行質(zhì)量和效率，有效解決膜污染問題，采用合理清洗技術(shù)和方式定期對其進行清洗，是不斷提高系統(tǒng)運行可靠性的重要戰(zhàn)略基礎(chǔ)。