[发明专利]一种工业反渗透膜装置污染物在线提取及剖析方法

说明书

技术领域

本发明属于膜法污水深度处理及回用领域，涉及工业反渗透膜装置应用过程中污染物的在线提取及剖析方法，更具体地涉及一种膜法污水深度处理及回用过程中膜污染物的在线提取、识别及污染物清洗方法。

背景技术

近年来，随着淡水资源短缺的日益加剧以及环保执法力度的不断加强，节水减排相关技术在实际的工业应用中得到了进一步的推广和应用，其中污水深度回用技术——膜分离技术在现有技术条件下得到了快速发展并已经广泛应用到众多领域当中。从某种意义上说膜分离技术已成为解决当前能源、资源和环境问题，实现可持续发展的技术基础之一。在我国，随着膜技术的引进和研究工作的不断深入，膜技术已开始在化工废水处理，海水、苦咸水淡化，环境污染治理等领域广泛应用。

反渗透膜污染可分为两大类：一类是可逆膜污染即浓差极化，可通过流体力学条件的优化及回收率的控制来减轻和改善；另一类为不可逆污染即由膜表面的荷电性能及吸附引起的污染和表面机械堵塞而引起的污染，这类污染目前尚无有效措施加以改善，只能通过相关技术手段获取反渗透膜面关键污染物的相关信息以及关键污染物含量对反渗透膜系统稳定运行的影响程度，从而采取适当的预处理手段对关键污染物进行消除或在一定条件下开发高抗污染反渗透膜增加其对关键污染物的耐受程度，以降低其污染程度。膜污染与浓差极化虽然概念不同，但二者密切相关，常常同时发生，在许多场合，浓差极化是导致膜污染的前奏和根源。根据现有工业膜装置运行过程中产生的污染问题，可以将现有石化废水体系深度处理中污染物组成按其种类和性质分为以下三种：①无机物污染，常表现为多种情况，其一为胶体物质在膜面长时间沉积和累积，常见的胶体类无机污染物主要有氢氧化铁、氢氧化铝、二氧化硅胶体等；其二为结垢类物质因反渗透膜面浓差极化的原因，导致膜面结垢类离子浓度超过其溶度积，形成两种或多种无机垢在膜面沉积，常见的此类污染物有CaCO₃、CaSO₄、BaSO₄、SrSO₄等；②有机物分子在反渗透膜面吸附形成有机物污染，此类污染不仅与有机物本身性质和反渗透膜自身特点的关系密切外，此类污染物还与废水体系中有机物种类和含量关系密切；③微生物污染主要表现为微生物在膜面的粘附和生长，常见的微生物污染有细菌、水藻类等。此外，影响工业反渗透膜装置长期、稳定运行的污染物除种类及其含量外，实际运行中的给水温度、压力、流速、浓度等操作条件对反渗透膜系统的污染也会产生较大影响。

随着国家节水减排政策和废水深度处理及回用工作的进一步开展，膜分离技术已在石化废水领域得到大规模应用，随之带来的反渗透膜污染问题进一步制约了膜过程的推广应用，因此，如何快速、及时、准确有效的获取并掌握影响反渗透系统长期、稳定运行的关键污染物的相关技术信息，对做好污水深度回用工作及快速推动膜技术在废水处理领域的工业应用进程，具有较强的使用价值和现实意义。

虽然采用化学分离和浓缩的方法在一定程度上能实现废水中的污染物提取，但所提取到的污染物信息不仅受水样的代表性影响较大，而且所获取的污染物信息与工业膜装置运行条件的差别较大，因而，所提取到的污染物对工业反渗透膜装置的指导意义较小。在实际的工业应用过程中，上述反渗透膜面实际污染物的获取方法主要是待反渗透膜系统停机后取出严重污染的工业反渗透膜组件切开后进行解剖和分析，此方法的主要缺点表现为以下几个方面：(1)反渗透膜装置运行过程中不能及时获取膜面污染物信息；(2)解剖后的膜组件分析仅使用一支膜面积的1/30即可进行污染物的全面分析，造成因解剖导致的整个膜组件的破坏而无法使用；(3)即使停机后的反渗透膜面污染物剖析能获得相关的污染物信息，但进行清洗工艺的选择与优化耗时较长，会影响整个系统的正常生产和运行。

上述反渗透膜工业应用中实际问题的存在，不仅造成了工业膜应用过程中反渗透膜系统因严重污染导致的频繁更换膜组件造成的资源浪费和运行成本增加，且在反渗透膜系统运行过程中无法及时掌握膜面污染物信息，无法及时为工业反渗透膜系统的长期、稳定运行及关键参数的优化提供依据和参考。

发明内容

针对工业反渗透膜装置运行过程中反渗透膜面污染物无法快速获取、污染物的获取需要以整只膜组件的破坏为代价以及膜面污染物剖析中存在的技术问题，本发明提供了一种工业反渗透膜面污染物在线提取、剖析方法，不仅能够实现工业膜装置运行过程中膜面污染物的快速、真实客观的提取过程，而且通过适当分析手段的组合，进而可以较为详细的掌握反渗透膜面污染物的相关技术信息，在此基础上能为严重污染的工业反渗透膜组件清洗工艺的选择和优化提供数据参考和依据。