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电驱动膜的进水条件

北极星水处理网  来源:膜法水处理札记  作者:六爷  2020/7/9 11:08:27  我要投稿  
所属频道: 水处理  关键词:电驱动膜技术 膜浓缩工艺 ED

北极星水处理网讯:电驱动膜技术作为当下主流的膜浓缩工艺之一,跟超滤膜技术类似,行业技术和产品多为非标。

尽管电驱动膜技术目前应用较多,但ED的进水指标要求却给人比较模糊的印象。

综合目前国内几大ED厂家的反馈,大致得到以下的信息:

1 ED-进水指标

根据HJ/T334-2006、T/CAEPI 19-2019等ED装置标准,常规电渗析装置进水要求如下:

1.jpg

(1)温度的影响:温度首先会影响单位膜面积的处理能力;其次会加快膜材料的老化,从而影响寿命;一定程度上还可能造成膜的污染风险。

电驱动膜常规耐受温度0-40℃,大部分厂家均有耐高温离子交换膜产品,可耐60℃,目前国内也有40-50℃的应用案例。国际上,美国某电驱动膜产品官宣最高可耐受100℃,工业化应用待进一步考证,因为此时的配件材料要求会比较高。

ED设计值参考温度为25℃,长期稳定运行温度参考值:20-35℃均可。

(2)高锰酸钾指数、游离氯的影响:有机膜都会担心长期接触氧化类物质;各厂家根据自身膜产品性能的特点,进水的指标提资会有差异,常规余氯指标要求为0.3-5mg/L不等。

而像清洗等短时间接触的情况,氧化性物质浓度高一些一般也没问题。国外某些特种产品,根据资料反馈,长期运行时抗氯水氧化剂的浓度可达1000pmm。

电渗析电极液室会伴随氧化还原反应,而且很多时候氯盐系统会产生氯气,ED系统一般都需要配套抗氧化性优异的极膜产品。

(3)铁、锰的影响:评估的方向与卷式膜RO有些类似,铁容易形成胶体状铁、铁的沉淀物(碳酸铁、硅酸铁、氢氧化铁、硫化铁等)等,这类水质容易造成膜表面或通道污堵。而且离子交换膜原料为离子交换树脂,铁的存在可能还会造成部分膜产品降低交换通量,慢慢造成膜性能失效。

锰的存在比铁影响更大,上述铁的一些影响,一定程度上可以配套专业的清洗工艺清洗恢复,但是锰的污堵却比较难清洗恢复。锰容易形成二氧化锰,造成的膜通道污堵,难以恢复。

DOW反渗透2019年手册中,对于RO的进水铁、锰建议要求:

2.jpg

(4)pH的影响:一方面针对于不同膜的耐受性,另一方面针对于原水的pH高低可能对某些物质的溶解度有影响。目前电渗析系统能用于废酸、废碱的回收和浓缩,部分膜产品对于酸、碱的耐受性较高,其浓度可高达20%及以上。目前有些有机膜产品,运行条件就是碱性条件运行,能有效提高运行稳定性。

(5)悬浮物的影响:悬浮物作为膜污堵的主要因素之一,反渗透手册一般以SDI<5作为RO的进水指标,ED多以TSS作为进水指标,建议1mg/L以下。另一方面,电渗析可以配套不同流道、不同厚度设计的隔板,在进水条件较差的情况下,可以进行配件的定制。

针对于电渗析的进水,过滤预处理方式可选:多介质、自清洗过滤、精密过滤、微滤、超滤等,可以结合项目具体情况配套。

(6)粘度:膜系统一般均有膜面流速的概念,而电渗析对于膜面流速比较讲究,不同的膜产品和配件,会有不同的设计值,ED系统膜面流速一般为3-8cm/s。在一定的受压情况下,需要保证一定的膜面流速,如果原水粘度较高,容易造成污堵,甚至造成烧膜,严重影响后期运行维护。

电渗析系统对于进水的粘度一般要求10mPa.s,但这种粘度要求在废水中很少涉及,一般存在于化工产品分离系统中。

(7)无机结垢:ED涉及脱盐和高浓度浓缩,这一项指标最常见,涉及到硬度、碱度指标的要求,一般思路是根据浓缩要求计算浓水饱和溶度积测算结垢风险,然后反推进水硬度等指标要求。

如果系统只有单纯的硬度或碱度指标,无结垢的其它匹配离子,在控制工艺参数的基础上,ED可以实现该类废水系统的脱盐和浓缩,如目前市场上ED也有氯化钙、硝酸镁的一些浓缩项目。

常见的难溶盐溶度积:

3.jpg

(8)硅结垢的影响:纯水25℃时,无定形硅的溶解度约为100mg/L(以二氧化硅计),40℃约为160mg/L。二氧化硅过饱和时容易形成胶体硅或者胶状硅,这一点跟铁污染有点类似。

电渗析系统一般不参考反渗透系统添加阻垢剂来降低风险,而是基于电渗析原理的特点更多地控制系统的pH,根据目前市场上ED厂家的反馈,ED的二氧化硅进水指标一般建议控制在150-200mg/L以下。

(9)COD的影响:综合市面上4-5家ED企业提供的手册资料,均没有像大部分反渗透一样有常规的TOC、COD等指标要求。现在电渗析厂家均有一些抗污染的膜产品,现在对于COD的参数,更多地是关注于COD的类别和核心类别的含量。电渗析作为COD和盐分离的主要手段,系统进水COD从几十到几十万的COD整体都可以来进行处理。

油、脂、表面活性剂等方面:这些类物质对于有机膜都是比较敏感的类别,有机膜一般都是亲油性强于亲水性,所以这些类物质容易造成有机膜的污堵。相对于RO系统而言,电渗析进水的这类指标要相对宽泛一些,不同的膜产品,这类物质的含量从1-10mg/L不等均可以满足进水条件。

有机溶剂方面:因为ED离子交换膜主要为高分子材料,具有一定的交联度,部分有机溶剂可能会造成膜的溶胀,长期运行从而影响膜的脱盐/浓缩性能、膜堆容易变形。这一部分,多数国内ED生产厂家都有自身膜产品的测评系统,做了很多基础的工作,常规的有机溶剂均有适用的浓度范围。

带电的COD方面:COD多数不带电,带电的COD组分对于ED而言比较讨厌。COD带电时,一般多为负电,在电场的作用下会发生迁移。在这种情况下,这些COD可能会与阴膜形成一定的络合物质,造成阴膜表面的污染;另一方面,这些带电的COD由于分子量的差异,可能对于某些膜产品的通道造成内部污染,造成膜性能衰减,难以恢复。

2 结束语

进水指标的要求,很多时候都是比较理想化的状态。而且你会发现,假如已知A为适用于市场1的产品,但是由于市场2的需求推动,产品A也很有可能直接用于市场2的尝试。

电渗析主要处理的高盐废水,进水水质一般相对复杂。很多时候业主或者设计单位没法100%满足你的进水要求,或者他不愿意增加更多的投资成本来给你配套更好的进水条件。

风险造成的利害关系是一把双刃剑,结果没法100%预测。在上述情况下,对于很多供应商而言,最终他们会选择让步和接受。

市场的需求稍纵即逝,拒绝畏首畏尾,但也拒绝拍脑袋做事。

严格细化的ED进水指标要求,建议跟各厂家多沟通确认!

延伸阅读:

电驱动膜的污染问题分析

原标题:他们说电驱动膜的进水条件

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