原水预处理的胶体污染的防治
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发布时间：2022-06-04 17:57
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时间：2022-07-09 12:45
胶体是具有1nm到1μm粒径，像粘土一样很难自然沉降的微粒子。在水中通常带负电。因此胶体粒子间由于静电斥力的作用，不会发生聚合。 絮凝是加入絮凝剂中和胶体粒子表面的电荷，使得胶体粒子间的排斥力变弱，最终导致微粒子之间变的更容易聚集。絮凝通过以下三个方式起作用：
（1）胶体间的引力和反作用力；
（2）粒子和粒子的接触、冲撞；
（3）化学作用（金属氢氧化物的溶解度）。
多数常用絮凝剂与水中的碱成分反应易生成金属氢氧化物，如果加入絮凝剂的量过多，会导致生成的氢氧化物析出并对膜元件造成污染。常用絮凝剂见右图表格。
影响絮凝的因素，除了絮凝剂的注入量以外，还有pH 值、搅拌条件、共存离子以及水温等。在实际设计中，必须预先对这些絮凝条件进行预测。最适合的条件要用测试器进行测试，由生成的絮凝体特性状态决定设计条件，当然最终还需要用实际的溶液来决定确切的絮凝条件。 按照过滤的速度可分为缓速过滤和急速过滤两个大类。右图中列出了不同过滤方式的不同特征：介质过滤可以有效的去除反渗透和纳滤给水中的悬浮物，降低浊度和SDI 值。仅靠絮凝、砂滤无法把原水中的粒子有效捕捉时，还可以配合使用絮凝沉淀和气浮组合。但是，添加过滤辅助药剂或者絮凝剂，有可能会导致反渗透和纳滤膜污染。因此需要做小型烧杯实验，以确认药剂的添加是否对反渗透和纳滤系统有影响。
在选择滤速时，依据原水水质的不同可以有所变化。通常对于地下水水源，由于水中的胶体、悬浮物含量较少，可以选择较高的滤速；对于污染较严重的地表水，滤速的设定一定不能太高，以免对反渗透和纳滤系统造成严重污染
从工程实际经验上，对于受污染的地表水，过滤速度应尽量小于8 米/小时，有条件的可以接近6 米/ 小时，最高也不要超过10 米/小时。 活性炭可以用来吸附溶解性有机物以及游离氯和臭氧等氧化剂，用活性炭作为反渗透和纳滤膜系统的预处理已经被广泛使用。通常被采用的活性炭有两种类型：
颗粒活性炭（Granular Activated Carbon，缩写：GAC）
粉末活性炭（PowderedActivated Carbon，缩写：PAC）
他们的特征如右图所示： 微滤（MF）和超滤（UF）是近几年才大规模应用的反渗透和纳滤预处理工艺。 同絮凝、沉淀以及砂滤比较，其过滤的水质稳定、设备管理比较简单，也不会产生过滤残渣或絮凝污泥等废弃物。
作为预处理，微滤和超滤膜的使用几乎可以完全去除不溶解的物质，降低颗粒物的污染风险，使得反渗透的设计水通量可以适当增加约10 – 20 %。但是微滤和超滤也不能包治百病，并非采用了微滤和超滤就可以排除一切对反渗透和纳滤产生污染的物质。
一方面是由于微滤以及用于反渗透和纳滤预处理的超滤膜都属于筛分过滤，过滤孔径大约在0.02 – 0.05 微米之间，虽然大部分不溶解的物质都会被截留，但是很多溶解在水中的有机物同样会对反渗透和纳滤系统产生污染，而这恰恰是微滤和超滤预处理不能解决的。
另一方面，微滤和超滤预处理系统经常要伴随着药剂的加入，例如：絮凝剂、阻凝剂、氧化剂、酸和碱等，这些化学物质有可能在微滤和超滤的产水中存留，进而导致反渗透和纳滤膜的污染和劣化。其中尤其要注意的是絮凝剂和氧化剂，从目前大量的双膜法（MF/UF+RO）案例来看，大多数微滤和超滤系统会在线投加絮凝剂，种类以铁盐和铝盐为主，这是为了在原水中造成微絮凝以提高微滤和超滤的产水水质，部分絮凝剂未能充分反应并透过微滤和超滤膜进入产水侧，由于在产水水箱中有一定的停留时间，导致这些透过的絮凝剂发生二次絮凝，这对反渗透和纳滤膜会造成严重的污染。
氧化剂的投加主要是为了杀灭水中的微生物，在微滤和超滤的反洗步骤中也经常使用，但是残留的氧化剂如果没有充分的还原，就会造成反渗透和纳滤膜的氧化，导致不可恢复的破坏。
因此，在选择微滤和超滤作为预处理时，一定要严格控制药剂的投加量、严格按照微滤和超滤制造商提供的设计参数设计，虽然微滤和超滤系统自动化程度高、运行操作简单，但也同样要做好维护工作，确保系统稳定的运行。 在有的井水中含有还原态的Fe2+和Mn2+ 。这种水在氧化后或者当水中的氢氧根超过5 mg/L 时，Fe2+会转变为Fe3+，生成胶体的氢氧化物。
4 Fe（HCO3）2 + O2 + H2O → 4 Fe（OH）3 + 8 CO2
铁比锰更容易造成反渗透和纳滤膜的污染。用反渗透系统来处理这样的水时，重要的是不要接触空气。在进入反渗透装置前对原水进行氧化，然后使用过滤器脱除，也可以防止铁和锰带来的污染。 对铁和锰的进水要求可参见预处理方法目录下的“RO和NF系统进水水质要求”表格。
