專利名稱：一種水處理藥劑對膜系統(tǒng)運(yùn)行影響的測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種膜在廢水處理過程中的測試方法，尤其涉及一種水處理藥劑對膜 系統(tǒng)運(yùn)行影響的測試方法。
背景技術(shù)：
以高分子膜為代表的膜分離技術(shù)作為一種流體分離單元操作技術(shù)，三十年來取得 了令人矚目的巨大發(fā)展，目前膜法除大規(guī)模用于海水淡化、苦咸水淡化、純水及高純水生產(chǎn) 外，還在各種工業(yè)廢水處理與回用等領(lǐng)域得到應(yīng)用。膜污染是膜技術(shù)應(yīng)用中最大的制約因素，它不僅增加運(yùn)行費(fèi)用，縮短膜的使用壽 命，還直接影響膜的高效連續(xù)運(yùn)行。因此解決膜污染問題是膜技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵問題。水處理處理藥劑在應(yīng)用過程中如果藥劑選擇和使用不當(dāng)將對膜系統(tǒng)造成污堵。例 如，有機(jī)磷類水處理藥劑所含有的磷成分是細(xì)菌微生物的營養(yǎng)源，會給膜帶來生物污染危 害；有機(jī)合成聚合物類水處理藥劑，由于其直鏈型結(jié)構(gòu)，在實(shí)際運(yùn)用于精密的膜元件時，常 常在膜系統(tǒng)流道及表面發(fā)生自身纏繞自粘連的現(xiàn)象，造成膜元件污染。常規(guī)使用的阻垢劑 一般在水中的濃度達(dá)到30ppm時就有在膜表面沉淀或附著的危險。反滲透膜阻垢劑是由循環(huán)冷卻水藥劑演化而來的，在使用膜處理循環(huán)水系統(tǒng)的排 污水時，在循環(huán)水冷卻水系統(tǒng)中為了防止膜系統(tǒng)結(jié)垢、腐蝕等所投加的水處理藥劑也存在 著對膜系統(tǒng)造成污染的可能。對反滲透阻垢劑的阻垢效果的評價有一些方法評價，如給水一次通過法、全循環(huán) 法、部分循環(huán)法、滲透液部分循環(huán)法等。給水一次通過法，是指在運(yùn)行時進(jìn)水一次通過膜元 件，通過膜的分離作用而將濃水和產(chǎn)品水分開，出來的濃水直接排放，產(chǎn)品水回收用于需要 的用途；這種評價方法提供了一個與現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)條件最相似的模擬但運(yùn)行時間長、費(fèi)用高。 全循環(huán)法，進(jìn)水通過膜的分離作用而產(chǎn)生濃水和產(chǎn)品水，將濃水和產(chǎn)品水全部循環(huán)到進(jìn)水 以維持進(jìn)水的組分及濃度不變，全循環(huán)運(yùn)行方式在運(yùn)行時間上比給水一次通過式的評價法 短，但不能評價出現(xiàn)系統(tǒng)回收率增大時在阻垢劑的極限阻垢能力。部分循環(huán)法，采用濃水循 環(huán)、產(chǎn)品水連續(xù)排放的部分循環(huán)來評價阻垢劑性能，這種運(yùn)行方式可以方便的評價結(jié)垢上 限的評價方法，但對不適合評價低溶解度鹽類的評價。中國專利200710036342. 9中提到的 滲透液部分循環(huán)法，是采用反滲透濃縮液全部回流至原水槽進(jìn)行循環(huán)，同時將反滲透滲透 液一部分回流至原水槽進(jìn)行循環(huán)、其余部分排放的方法，這種運(yùn)行方式模擬了反滲透設(shè)備 的濃縮作用，但是濃縮倍率沒有部分循環(huán)時的大。由于水處理藥劑對膜系統(tǒng)有一定的影響，目前水處理藥劑對膜系統(tǒng)運(yùn)行造成影響 的評價方法還有待研究。為了更好的模擬現(xiàn)場條件，在實(shí)驗(yàn)室更加快速、簡便、直觀地評價 水處理藥劑，特別是循環(huán)水處理藥劑，對膜系統(tǒng)運(yùn)行的影響，需要開發(fā)一種確定水處理藥劑 對膜系統(tǒng)運(yùn)行影響的簡便、實(shí)用的評定方法。本發(fā)明涉及的膜系統(tǒng)是指反滲透膜系統(tǒng)和納濾膜系統(tǒng)。反滲透膜是允許溶劑分 子透過而不允許溶質(zhì)分子透過的一種功能性的半透膜，它能阻擋所有溶解性鹽及分子量大于100的有機(jī)物，但允許水分子透過。納濾膜是允許溶劑分子或某些低分子量溶質(zhì)或低價 離子透過的一種功能性的半透膜，它能截留物質(zhì)的大小約為1納米，納濾的操作區(qū)間介于 超濾和反滲透之間，它截留有機(jī)物的分子量大約為200 400左右，截留溶解性鹽的能力為 20 98%之間。水處理藥劑主要指用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的水處理藥劑，如緩蝕阻垢劑和殺菌劑， 緩蝕阻垢劑主要是有機(jī)磷酸類和聚合物類，殺菌劑有氧化性殺菌劑和非氧化性殺菌劑，緩 蝕阻垢劑、殺菌劑等藥劑可以單獨(dú)使用，也可以由多種藥劑混合使用。

發(fā)明內(nèi)容
為了評價水處理藥劑對膜系統(tǒng)運(yùn)行的影響，本發(fā)明提供了一種水處理藥劑對膜系 統(tǒng)運(yùn)行影響的評定方法，在實(shí)驗(yàn)室評價水處理藥劑對膜系統(tǒng)運(yùn)行的影響時，操作簡單、評價 結(jié)果直觀準(zhǔn)確。本發(fā)明的水處理藥劑對膜系統(tǒng)運(yùn)行影響的評價方法是這樣實(shí)現(xiàn)的一種水處理藥劑對膜系統(tǒng)運(yùn)行影響的評價方法，所述膜為反滲透膜或納濾膜，所 述膜系統(tǒng)包括進(jìn)水罐、膜單元、進(jìn)水管路、產(chǎn)水回流管路、產(chǎn)水排放管路、濃水回流管路； 所述評價方法包括影響測試和影響評價(一)影響測試a.首先在所述進(jìn)水罐中加入去離子水和需測試的水處理藥劑，測量所述去離子水 的水量和所述水處理藥劑的初始濃度，然后開啟所述膜系統(tǒng)，維持一定的運(yùn)行壓力，所述膜 單元的濃水全部回流至所述進(jìn)水罐，所述膜單元的產(chǎn)水全部外排，當(dāng)所述產(chǎn)水的外排水量 達(dá)到在所述進(jìn)水罐中加入的去離子水水量的50 90體積％時，測量所述進(jìn)水罐中所述水 處理藥劑的實(shí)際濃縮濃度和所述膜單元產(chǎn)水的起始流量；b.然后將所述膜單元的濃水和產(chǎn)水全部回流至所述進(jìn)水罐，在所述膜系統(tǒng)運(yùn)行 24 72小時后，測量所述膜單元產(chǎn)水的最終流量；c.然后重復(fù)步驟a和步驟b，并在步驟a中調(diào)節(jié)不同的所述水處理藥劑的實(shí)際濃 縮濃度；(二)影響評價(1)在步驟a中，如果測量得到的所述水處理藥劑的實(shí)際濃縮濃度與由所述水處 理藥劑初始濃度按照所述產(chǎn)水的外排水量計算得到的計算濃縮濃度相比的下降幅度達(dá)到 5%或5%以上，則判定所述水處理藥劑對所述膜系統(tǒng)的運(yùn)行造成了嚴(yán)重污染，并停止測試； 如果所述下降幅度在5%以下，則進(jìn)行步驟b的測試；(2)在步驟b中，如果所述產(chǎn)水的最終流量與所述產(chǎn)水的起始流量相比產(chǎn)水流量 的下降幅度達(dá)到15%或15%以上，則判定所述水處理藥劑對所述膜系統(tǒng)的運(yùn)行造成了嚴(yán) 重污染，并停止測試；如果所述下降幅度在15%以下，則進(jìn)行步驟c的測試；(3)在步驟c中，設(shè)定多個不同的所述水處理藥劑的濃縮濃度，測量所述產(chǎn)水流量 的下降幅度，并以所述水處理藥劑的濃縮濃度為橫坐標(biāo)，以所述產(chǎn)水流量的下降幅度為縱 坐標(biāo)，采用最小二乘法進(jìn)行線性回歸，回歸得到的斜率代表所述水處理藥劑對所述膜系統(tǒng) 運(yùn)行的污染程度，所述斜率數(shù)值越大，則所述水處理藥劑對所述膜系統(tǒng)運(yùn)行的污染程度越 大。
在具體實(shí)施時，在(二)影響評價的步驟a中，當(dāng)所述產(chǎn)水的外排水量達(dá)到在所述 進(jìn)水罐中加入的去離子水水量的60 80體積％時，測量所述進(jìn)水罐中所述水處理藥劑的 實(shí)際濃縮濃度和所述膜單元產(chǎn)水的起始流量；在(二)影響評價的步驟b中，在所述膜系統(tǒng) 運(yùn)行48 72小時后，測量所述膜單元產(chǎn)水的最終流量；在(二)影響評價的步驟c中，在 所述水處理藥劑正常使用時在膜系統(tǒng)中的最大濃度范圍內(nèi)，設(shè)定3 5個所述水處理藥劑 的實(shí)際濃縮濃度，測量所述產(chǎn)水流量的下降幅度。本發(fā)明的評價方法，首先在進(jìn)水中添加水處理藥劑，使進(jìn)水中水處理藥劑的濃度 和循環(huán)水系統(tǒng)中為維持系統(tǒng)穩(wěn)定所添加的藥劑濃度相同；然后開啟運(yùn)行膜系統(tǒng)，系統(tǒng)運(yùn)行 中由于膜的分離作用產(chǎn)生濃水和產(chǎn)水，運(yùn)行初期將產(chǎn)水全部排掉，濃水全部回流到進(jìn)水罐； 一方面提高進(jìn)水中水處理藥劑的濃度，另一方面藥劑在濃縮過程中也可以更好的模擬試驗(yàn) 現(xiàn)場膜系統(tǒng)的不同段的運(yùn)行情況；當(dāng)排掉的產(chǎn)水為原水量的50 90% (通常采用60 80%),則將產(chǎn)水和濃水全部回流至進(jìn)水罐內(nèi)，工業(yè)現(xiàn)場膜系統(tǒng)的產(chǎn)水率一般為60 80%， 控制排掉的產(chǎn)水為60 80%用于模擬工業(yè)現(xiàn)場最惡劣段膜系統(tǒng)的運(yùn)行狀況；濃縮完畢后取樣分析進(jìn)水罐內(nèi)水處理藥劑的量并測定膜系統(tǒng)的產(chǎn)水量，如果濃縮 完畢后測定藥劑量下降5%及以上，則表明藥劑附著在膜系統(tǒng)的表面，會對膜系統(tǒng)造成嚴(yán)重 的污染；如果濃縮完畢后藥劑量沒有下降，則繼續(xù)運(yùn)行膜系統(tǒng)，并間隔一定時間不斷測定膜 系統(tǒng)的產(chǎn)水量；考察膜系統(tǒng)的產(chǎn)水量隨時間的變化情況；如果在實(shí)驗(yàn)設(shè)定運(yùn)行時間內(nèi)膜系 統(tǒng)的產(chǎn)水量下降15%以上，則表明藥劑會對膜系統(tǒng)造成較嚴(yán)重的污染；如果在設(shè)定運(yùn)行時 間內(nèi)，產(chǎn)水量下降小于15%，則照上述同樣的方法，考察不同藥劑濃度下，進(jìn)水罐內(nèi)水處理 藥劑的含量及膜系統(tǒng)的產(chǎn)水量隨時間的變化情況，不同藥劑濃度是以水處理藥劑在循環(huán)水 系統(tǒng)中正常使用濃度為準(zhǔn)上下遞變的；定義污染率為Ω%=(初始產(chǎn)水量-最終產(chǎn)水量)/ 初始產(chǎn)水量，初始產(chǎn)水量和最終產(chǎn)水量為系統(tǒng)濃縮完后的測定的第一個產(chǎn)水量和運(yùn)行一段 時間停止后的產(chǎn)水量；如果污染率Ω 15%，則在所選取的藥劑濃度范圍內(nèi)，以藥劑 濃度為橫坐標(biāo)，膜系統(tǒng)的污染率為縱坐標(biāo)作圖，通過線性回歸斜率k的大小確定藥劑對膜 系統(tǒng)污染的程度，曲線斜率k值越大，藥劑對膜系統(tǒng)影響越嚴(yán)重，k值越小對膜系統(tǒng)影響越本發(fā)明的評價方法，首先將膜系統(tǒng)的產(chǎn)水全部排放、濃水全部回流，在排掉的產(chǎn)水 為原水量的50 90體積％后，將產(chǎn)水和濃水全部回流，通過測定進(jìn)水罐中水處理藥劑的濃 度和膜系統(tǒng)的產(chǎn)水量評價藥劑對膜系統(tǒng)運(yùn)行的影響。該測試方法能夠快速測試水處理藥劑對膜系統(tǒng)運(yùn)行的影響，測試過程中的操作參 數(shù)(進(jìn)水溫度、水處理藥劑的加入量等)容易改變和控制，評價結(jié)果直觀，判斷方法簡單，可 作為實(shí)驗(yàn)室評價水處理藥劑對膜系統(tǒng)運(yùn)行影響的測試方法。


圖1是實(shí)施例1和2中膜系統(tǒng)的流程示意圖。圖2是實(shí)施例1的膜系統(tǒng)的運(yùn)行時間-產(chǎn)水量圖。其橫坐標(biāo)是運(yùn)行時間，單位小 時，縱坐標(biāo)是產(chǎn)水量，單位L/min。圖3是實(shí)施例1的膜系統(tǒng)的藥劑濃度-污染率圖。其橫坐標(biāo)是藥劑濃度，單位mg/ L，縱坐標(biāo)是污染率，單位％。
具體實(shí)施例方式下面對照附圖、結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步詳述本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的保護(hù)范圍不 局限于下述的具體實(shí)施方式
。實(shí)施例1膜系統(tǒng)包括進(jìn)水罐、膜單元、進(jìn)水管路、產(chǎn)水回流管路、產(chǎn)水排放管路、濃水回流 管路將Ig緩蝕阻垢劑(主要成分有磺酸共聚物、PBTCA)水處理藥劑溶于20L的去離子 水溶液中，攪拌均勻，加入到膜系統(tǒng)(CSM RE-1812-50反滲透膜)的進(jìn)水罐內(nèi)，開啟膜系統(tǒng)， 將膜系統(tǒng)的產(chǎn)水排掉，濃水回流至進(jìn)水罐內(nèi)，當(dāng)排放掉的產(chǎn)水量為配置溶液的50%時，將膜 系統(tǒng)的產(chǎn)水和濃水全部回流至進(jìn)水罐內(nèi)，測定膜系統(tǒng)的產(chǎn)水量，并取樣分析測定進(jìn)水罐內(nèi) 水溶液中緩蝕阻垢劑的濃度，通過測定總磷及丙烯酸聚合物的量確定藥劑的量，經(jīng)測定藥 劑濃度除濃縮一倍外基本沒有發(fā)生變化，繼續(xù)運(yùn)行膜系統(tǒng)，運(yùn)行72h，運(yùn)行過程中不斷監(jiān)測 膜系統(tǒng)的產(chǎn)水量，試驗(yàn)結(jié)果見圖1。從圖1可以看出，運(yùn)行過程中系統(tǒng)的產(chǎn)水量基本沒有發(fā) 生變化，因此采用上述同樣的方法考察了 50mg/L、100mg/L、150mg/L、400mg/L劑濃度下，膜 系統(tǒng)的產(chǎn)水量隨時間的變化情況，試驗(yàn)結(jié)果見圖2，由圖2可以看出，隨著藥劑濃度的增加， 藥劑對膜系統(tǒng)的污染率基本沒有變化；從圖1和圖2可得試驗(yàn)結(jié)果可以看出此緩蝕阻垢劑 在正常使用濃度100mg/L對膜系統(tǒng)的運(yùn)行基本沒有影響。實(shí)施例2將IOg殺菌劑(為復(fù)配藥劑，主要成分為聚季胺鹽類)水處理藥劑溶于400L的 水溶液中，攪拌均勻，加入到膜系統(tǒng)(BW30-2540反滲透膜)的進(jìn)水罐內(nèi)，開啟膜系統(tǒng)，將膜 系統(tǒng)的產(chǎn)水排掉，濃水回流至進(jìn)水罐內(nèi)，當(dāng)排放掉的產(chǎn)水量為進(jìn)水量的75%時，將膜系統(tǒng)的 產(chǎn)水和濃水全部回流至進(jìn)水罐內(nèi)，取樣分析測定濃縮完畢后進(jìn)水罐內(nèi)水溶液中殺菌劑的濃 度，如果此殺菌劑對膜系統(tǒng)運(yùn)行沒有影響，則濃縮完畢后進(jìn)水罐內(nèi)殺菌劑濃度應(yīng)為IOOmg/ L，實(shí)際測定值為90mg/L，藥劑量下降了 10%，因此判定此復(fù)配殺菌劑對膜系統(tǒng)污染嚴(yán)重。
權(quán)利要求
1.一種水處理藥劑對膜系統(tǒng)運(yùn)行影響的評價方法，所述膜為反滲透膜或納濾膜，所述 膜系統(tǒng)包括進(jìn)水罐、膜單元、進(jìn)水管路、產(chǎn)水回流管路、產(chǎn)水排放管路、濃水回流管路；所 述評價方法包括影響測試和影響評價(一)影響測試a.首先在所述進(jìn)水罐中加入去離子水和需測試的水處理藥劑，測量所述去離子水的水 量和所述水處理藥劑的初始濃度，然后開啟所述膜系統(tǒng)，維持一定的運(yùn)行壓力，所述膜單元 的濃水全部回流至所述進(jìn)水罐，所述膜單元的產(chǎn)水全部外排，當(dāng)所述產(chǎn)水的外排水量達(dá)到 在所述進(jìn)水罐中加入的去離子水水量的50 90體積％時，測量所述進(jìn)水罐中所述水處理 藥劑的實(shí)際濃縮濃度和所述膜單元產(chǎn)水的起始流量；b.然后將所述膜單元的濃水和產(chǎn)水全部回流至所述進(jìn)水罐，在所述膜系統(tǒng)運(yùn)行M 72小時后，測量所述膜單元產(chǎn)水的最終流量；c.然后重復(fù)步驟a和步驟b，并在步驟a中調(diào)節(jié)不同的所述水處理藥劑的實(shí)際濃縮濃度；(二)影響評價(1)在步驟a中，如果測量得到的所述水處理藥劑的實(shí)際濃縮濃度與由所述水處理藥 劑初始濃度按照所述產(chǎn)水的外排水量計算得到的計算濃縮濃度相比的下降幅度達(dá)到5%或 5%以上，則判定所述水處理藥劑對所述膜系統(tǒng)的運(yùn)行造成了嚴(yán)重污染，并停止測試；如果 所述下降幅度在5%以下，則進(jìn)行步驟b的測試；(2)在步驟b中，如果所述產(chǎn)水的最終流量與所述產(chǎn)水的起始流量相比產(chǎn)水流量的下 降幅度達(dá)到15%或15%以上，則判定所述水處理藥劑對所述膜系統(tǒng)的運(yùn)行造成了嚴(yán)重污 染，并停止測試；如果所述下降幅度在15%以下，則進(jìn)行步驟c的測試；(3)在步驟c中，設(shè)定多個不同的所述水處理藥劑的濃縮濃度，測量所述產(chǎn)水流量的下 降幅度，并以所述水處理藥劑的濃縮濃度為橫坐標(biāo)，以所述產(chǎn)水流量的下降幅度為縱坐標(biāo)， 采用最小二乘法進(jìn)行線性回歸，回歸得到的斜率代表所述水處理藥劑對所述膜系統(tǒng)運(yùn)行的 污染程度，所述斜率數(shù)值越大，則所述水處理藥劑對所述膜系統(tǒng)運(yùn)行的污染程度越大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理藥劑對膜系統(tǒng)運(yùn)行影響的評價方法，其特征在于在(一)影響測試的步驟a中，當(dāng)所述產(chǎn)水的外排水量達(dá)到在所述進(jìn)水罐中加入的去 離子水水量的60 80體積％時，測量所述進(jìn)水罐中所述水處理藥劑的實(shí)際濃縮濃度和所 述膜單元產(chǎn)水的起始流量；在(一)影響測試的步驟b中，在所述膜系統(tǒng)運(yùn)行48 72小時后，測量所述膜單元產(chǎn) 水的最終流量；在(一)影響測試的步驟c中，在所述水處理藥劑正常使用時在膜系統(tǒng)中的最大濃度 范圍內(nèi)，設(shè)定3 5個所述水處理藥劑的實(shí)際濃縮濃度，測量所述產(chǎn)水流量的下降幅度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種水處理藥劑對膜系統(tǒng)運(yùn)行影響的評價方法，首先將膜系統(tǒng)的產(chǎn)水全部排放、濃水全部回流，使排掉的產(chǎn)水為原水量的50～90％，然后將產(chǎn)水和濃水全部回流，通過測定和比較不同時間的進(jìn)水罐中水處理藥劑的濃度和膜單元的產(chǎn)水量，評價水處理藥劑對膜系統(tǒng)運(yùn)行的影響。
文檔編號G01N15/08GK102053052SQ20091023676
公開日2011年5月11日 申請日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者平春霞, 張英雄, 曹宗侖, 欒金義, 范麗輝, 邢琳 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司北京化工研究院