反滲透技術(shù)應(yīng)用3[共14頁(yè)]

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(jiǎn)介 LFC即低污染復(fù)合膜的簡(jiǎn)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(diǎn)，而且還具有抗污染的特殊優(yōu)點(diǎn)。該系列有LFC1、LFC2及LFC3三個(gè)品種，這三個(gè)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(fù)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(yùn)行壓力和脫鹽率與CPA系列膜元件相近，LFC2膜元件的脫鹽率隨給水水源類型及濃度而變化。3.2 產(chǎn)品規(guī)格 美國(guó)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(shí)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L(zhǎng)FC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(hào)膜面積 - ft2 ( m2 )水通量 - gpd ( m3/d)最低脫鹽率 - %8英寸元件LFC1-365365 ( 33.9 )10000 ( 37.8 )99.5LFC1400 ( 37.2 )11000 ( 41.6 )99.5LFC2365 ( 33.9 )11000 ( 41.6 )95.0LFC3400 ( 37.2 )9500 ( 35.96 )99.64英寸元件LFC1-404085 ( 7.9 )2300 ( 8.7 )99.4LFC2-404085 ( 7.9 )2500 ( 9.5 )95.0LFC3-404085 ( 7.9 )1980 ( 7.5 )99.6所有膜元件的試驗(yàn)條件均為225psi，25，15%回收率，pH6.5-7.0,1500ppm NaCl溶液，30分鐘后取樣從1998年開(kāi)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(kāi)發(fā)LFC1膜元件的目的是為了盡量減少有機(jī)污染物在膜表面的吸附，使得由于有機(jī)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(duì)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(jìn)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(shí)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(shuō)無(wú)論給水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(fù)值。圖1 pH值對(duì)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(duì)膜的水通量有顯著影響，圖2所示為L(zhǎng)FC1膜對(duì)不同帶電污染物的抗污染特性。為了便于比較，我們將帶負(fù)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(duì)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(fù)電的復(fù)合膜其水通量可維特不變，但當(dāng)這些膜與陽(yáng)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(shí)，其水通量則會(huì)大大降低，但對(duì)于LFC1膜來(lái)說(shuō)，無(wú)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(chǎng)處理城市二級(jí)排水時(shí)，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(huì)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(zhǎng)時(shí)間的保持產(chǎn)水流量穩(wěn)定。圖3 LFC1膜在城市二級(jí)排水處理中的應(yīng)用實(shí)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(lái)必須使用醋酸膜的場(chǎng)合均可以換用LFC1膜。用LFC1膜代替CAB(醋酸)膜時(shí)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(diǎn)就是不需要限制給水pH值46，因而可以省去昂貴的加酸費(fèi)用及專門(mén)的控制系統(tǒng)。為了驗(yàn)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(jìn)行了對(duì)比，兩種膜的進(jìn)水均為中空超濾膜處理后的市政排水，地點(diǎn)是加州21水廠。圖4表明了對(duì)于兩種不同的膜元件，給水壓力及溫度隨時(shí)間的變化曲線，結(jié)果表明在處理那些對(duì)傳統(tǒng)膜元件容易產(chǎn)生問(wèn)題的市政排水時(shí)，LFC1膜幾乎不會(huì)被污染或者只有輕微污染，由于LFC1膜在運(yùn)行的8個(gè)月中性能穩(wěn)定，所以一直沒(méi)有清洗。圖4 LFC膜與傳統(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(lái)控制細(xì)菌的生長(zhǎng)，如想了解何時(shí)可以使用氯胺，請(qǐng)隨時(shí)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(fù)電的膜性能完全不同，這種膜與陽(yáng)離子表面活性劑接觸后，可通過(guò)清洗來(lái)恢復(fù)水通量，而帶負(fù)電的傳統(tǒng)復(fù)合膜在與陽(yáng)離子表面活性劑接觸后其水通量無(wú)法恢復(fù)，另外，在給水TDS含量低的情況下，LFC2膜與其它帶負(fù)陰電的高脫鹽率復(fù)合膜相比，LFC2膜對(duì)鈉及其它陽(yáng)離子的脫除率更高。由于膜表面帶正電荷，所以我們建議在使用LFC2膜元件時(shí)避免使用陰離子聚合物，因?yàn)檫@些陰離子聚合物在與LFC2膜表面接觸時(shí)會(huì)導(dǎo)致膜表面產(chǎn)生不可恢復(fù)的污染。3.4.1 在陽(yáng)離子聚合物存在時(shí)水通量穩(wěn)定性如圖5所示，LFC2膜與陽(yáng)離子聚合物接觸后可以通過(guò)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(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于使用帶負(fù)電的傳統(tǒng)復(fù)合膜。圖5 復(fù)合膜與陽(yáng)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(yàn)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(fù)電荷的芳香聚酰胺復(fù)合膜。在含鹽量高于100ppm時(shí)，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(shí)它對(duì)鈉的脫除率明顯降低，因而總脫鹽率也會(huì)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(duì)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(jí)反滲透系統(tǒng)中，如果第二級(jí)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(shuō)明了這一點(diǎn)。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(guó)海德能公司一直致力于產(chǎn)品的更新?lián)Q代，通過(guò)不斷改善膜的技術(shù)和產(chǎn)品性能來(lái)滿足客戶的需要?，F(xiàn)在美國(guó)海德能公司又開(kāi)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(jìn)一步提高了LFC1膜的脫鹽率來(lái)滿足客戶對(duì)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(guó)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(guò)數(shù)萬(wàn)支LFC1膜元件在全世界幾百個(gè)大、中型項(xiàng)目中使用，最典型的是在新加坡勿洛城市污水回用項(xiàng)目。在該項(xiàng)目中LFC1膜元件自2000年4月投入運(yùn)行以來(lái)，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(hào)說(shuō) 明應(yīng) 用性 能流量加侖/天(噸/時(shí))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(chǎng)合還可用于雙級(jí)RO中的等二級(jí)RO11000(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(chǎng)合9500(36)99.6%低污染反滲透LFC系列膜元件具有以下特點(diǎn)：l LFC1及LFC3膜表面不帶電荷且具有親水性，因而對(duì)溶解有機(jī)物的吸附性?。籰 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(jì)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)；l 大大增加了膜元件和系統(tǒng)的運(yùn)行壽命；l 延長(zhǎng)了清洗的周期，降低了清洗的費(fèi)用。l LFC2膜表面帶有正電荷，將其用于雙級(jí)反滲透的第二級(jí)RO可大幅提高反滲透的產(chǎn)水電阻率，此技術(shù)已在國(guó)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：市政廢水回用工程中的膜污染引起人們對(duì)廢水回用設(shè)計(jì)和運(yùn)行的關(guān)注。膜污染是因?yàn)樵谶M(jìn)行二級(jí)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(jìn)行非常好的預(yù)處理。建立在消毒、絮凝、澄清和介質(zhì)過(guò)濾基礎(chǔ)之上的傳統(tǒng)多級(jí)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(chǎng)測(cè)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，污染速度都非常快。為維持設(shè)計(jì)的產(chǎn)水量，膜必須頻繁進(jìn)行清洗。近來(lái)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(jí)排放水并能保持穩(wěn)定的過(guò)濾水量和操作壓力。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(jìn)為更具親水性表面并且降低了其對(duì)溶解性有機(jī)物的親合力。在市政水回用系統(tǒng)中使用低污染膜的運(yùn)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(jī)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(jī)物層和膜表面之間的親合力相對(duì)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)的性能將與傳統(tǒng)膜技術(shù)進(jìn)行比較。中空纖維超濾膜預(yù)處理市政二級(jí)排水并使運(yùn)行參數(shù)最優(yōu)化的結(jié)果也將在本文中細(xì)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(jì)透水通量。經(jīng)過(guò)二級(jí)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(jī)物。二級(jí)處理過(guò)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(jìn)入反滲透系統(tǒng)之前，應(yīng)降低二級(jí)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(gè)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(jí)預(yù)處理流程圖。目前的預(yù)處理工藝是在原始設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上發(fā)展、改進(jìn)和簡(jiǎn)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(guò)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(guò)濾由在線絮凝取代，然后是二級(jí)壓力過(guò)濾和精密過(guò)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(yùn)行期間污染迅速。圖2和圖3是21水廠醋酸纖維素膜的運(yùn)行結(jié)果。給水壓力(圖2)最初是200psi左右，在一段時(shí)間后不得不升至260psi以維持正常的透水量，在短時(shí)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(jìn)行一次膜清洗，給水壓力仍持續(xù)上升。與水透過(guò)率不同，脫鹽率始終穩(wěn)定在9496%之間(圖3)。在21水廠進(jìn)行過(guò)大量的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)來(lái)評(píng)估復(fù)合膜在廢水回用方面的應(yīng)用情況。令人鼓舞的實(shí)驗(yàn)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(yùn)行結(jié)果請(qǐng)見(jiàn)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(jì)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(méi)有能夠緩和水通量衰減的問(wèn)題。同醋酸纖維膜的運(yùn)行一樣，ESPA膜的脫鹽率穩(wěn)定在97%左右(圖5)。考慮到給水中含有26ppm的總氯(以氯胺的形式)，這個(gè)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(xì)菌在RO系統(tǒng)中生長(zhǎng)。在運(yùn)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(shí)不能提供足夠好的水質(zhì)給RO系統(tǒng)。膜預(yù)處理過(guò)去已有使用超濾膜做為RO預(yù)處理工藝的絕對(duì)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(guò)濾和精密過(guò)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(méi)有嚴(yán)重污染和給水通道沒(méi)有堵塞時(shí)，超濾膜也不能在高水通量下運(yùn)行。高錯(cuò)流給水流速，需要降低濃差極化，從而導(dǎo)致高電量消耗。頻繁膜清洗非常繁瑣且不能有效恢復(fù)透水通量。近來(lái)中空纖維結(jié)構(gòu)的微濾和超濾技術(shù)開(kāi)始出現(xiàn)(3)。纖維絲孔內(nèi)徑為0.70.9mm，外徑為1.31.9 mm。新的商業(yè)用中空纖維膜有兩個(gè)新特性：l 纖維絲頻繁、短時(shí)、自動(dòng)地進(jìn)行沖洗 (或一定模式下反洗），使系統(tǒng)在短期脫機(jī)時(shí)能保持穩(wěn)定的透水通量；l 能在非常低的錯(cuò)流流速下運(yùn)行，即使在直流過(guò)濾模式時(shí)也如此。相比傳統(tǒng)過(guò)濾器反洗，中空纖維絲超濾膜脈沖清洗的脫機(jī)時(shí)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520psi。新預(yù)處理方式的主要優(yōu)勢(shì)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(gè)log值。在市政廢水回用應(yīng)用中，新型可反洗中空纖維膜預(yù)處理取代石灰澄清、介質(zhì)過(guò)濾、保安過(guò)濾器。二級(jí)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(yùn)行條件以維持可靠性能。在現(xiàn)場(chǎng)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(jī)物的污染傾向小。但即使是親水性纖維膜，清洗之間的運(yùn)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(jí)排水中加入絮凝劑，運(yùn)行周期可以明顯延長(zhǎng)。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(yùn)行結(jié)果。該圖說(shuō)明為維持穩(wěn)定過(guò)濾通量所需的壓力值。膜組件以直流死端過(guò)濾模式運(yùn)行，水通量為32gfd。最初幾天內(nèi)給水壓力急速上升。每35天需要進(jìn)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(jìn)行清洗的運(yùn)行周期可延長(zhǎng)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(cè)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(jī)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(shí)驗(yàn)還在進(jìn)行以便更清楚此過(guò)程原理。中空纖維膜能完全除去膠體，但對(duì)TOC的去除率不高。用中空纖維膜進(jìn)行預(yù)處理，在市政排水系統(tǒng)中使用ESPA膜的性能見(jiàn)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(lái)并且在運(yùn)行一年半期間隨著給水溫度的變化而波動(dòng)。最初透水量衰減約60%，然而明顯低于采用傳統(tǒng)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(jī)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(yùn)行結(jié)果見(jiàn)圖9。LFC1膜的特性水通量小于ESPA的特性水通量。因此，初始?jí)毫s為90psi，稍高于同樣運(yùn)行條件下ESPA膜的操作壓力。然而在運(yùn)行期間給水壓力始終保持穩(wěn)定，水通量為12gfd。在運(yùn)行后期水通量逐步升到17 gfd，這樣的水通量對(duì)于廢水處理系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是非常高的，因?yàn)閺U水反滲透系統(tǒng)通常設(shè)計(jì)的平均水通量為10gfd。圖10為特性水通量的計(jì)算值。結(jié)果表明在初期下降約15%后，特性水通量在運(yùn)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(gè)月的運(yùn)行期內(nèi)，膜元件沒(méi)有進(jìn)行清洗。在運(yùn)行期結(jié)束后，LFC1膜在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下進(jìn)行了一次測(cè)試，結(jié)果概括在表1中。相比于廠外的測(cè)試數(shù)據(jù)，八個(gè)月運(yùn)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(yùn)行性能變化表運(yùn)行期：1998年49月測(cè)試運(yùn)行時(shí)的位置出廠運(yùn)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99.5162999.61512沒(méi)清洗沒(méi)清洗中間元件99.5162999.6146699.41788末支元件99.5168499.6149999.41788平均99.5164799.6149299.41788變化%+20-9.4+20+8.5第2列首支元件99.6190899.51629沒(méi)清洗沒(méi)清洗中間元件99.6190899.6159699.22317末支元件99.6208299.6157899.21708平均99.6196699.6160199.22012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，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(guò)真空試驗(yàn)檢測(cè)，傳統(tǒng)的卷式膜只能在膜元件裝入反滲透系統(tǒng)前進(jìn)行此類檢測(cè)。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(jìn)行完整性檢測(cè)。最普遍的中空膜組件檢測(cè)是壓力保持試驗(yàn)：向系統(tǒng)施壓并監(jiān)測(cè)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(duì)MS2病菌的脫除率確定。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖11和圖12。結(jié)果表明每套膜系統(tǒng)可以脫除5 log的細(xì)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(kāi)始運(yùn)行。給水是二級(jí)市政排水，由微濾系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)處理。阻垢劑和硫酸加在微濾系統(tǒng)的出水處，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(jì)通量為18.7 L/m2/hr(11gfd)。反滲透設(shè)計(jì)為28 : 14 : 8三段排列，每支壓力容器中裝6支元件，設(shè)計(jì)回收率是85%。在運(yùn)行初期反滲透第三段會(huì)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(huì)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的運(yùn)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(jì)的8001000 KPa (116145psi) 范圍內(nèi)，沒(méi)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(jìn)行控制。盡管給水中有余氯存在，LFC的脫鹽率非常穩(wěn)定并且高于設(shè)計(jì)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(jī)物在膜表面沉積構(gòu)成污染層。此污染過(guò)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(jìn)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(jī)物濃度。天然有機(jī)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(jī)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(jī)物(5)，通量損失也很低，所以親水性膜可以在較高水通量下運(yùn)行。廢水回收系統(tǒng)中的污染過(guò)程不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)壓降的明顯增加，這是因?yàn)榻o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(jìn)一步的屏障，降低了反滲透給水中的細(xì)菌量。采用LFC膜處理市政廢水的設(shè)計(jì)觀念，通過(guò)中試系統(tǒng)研究和開(kāi)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(zhǎng)期穩(wěn)定。生物活性，通常是廢水回收應(yīng)用中的主要問(wèn)題，通過(guò)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)中空纖維膜中空纖維膜特性水通量, 初期0.07gfd/psi0.24 gfd/psi0.24 gfd/psi0.17 gfd/psi特性水通量,穩(wěn)定后0.04 gfd/psi0.04 gfd/psi0.10 gfd/psi0.15 gfd/psi通量下降40%85%60%12%操作壓力,給水壓力在10gfd/psi(bar)200350(1424)300350(2024)140180(1013)100150(711)電能消耗 kwhr/m35.06.05.06.02.53.21.72.7