反渗透运行如何应对铁锰污染？
文摘
2025-01-27 08:00
山东
一般地，含盐量为苦咸水范围的某些井水水源是呈还原态的，这类水源的典型特点是含有二价铁离子和锰离子，此时膜发生污堵的主要原因之一就是铁、铝和淤泥（硅酸铁或硅酸铝）。如果对这类水源进行加氯处理，然后进行脱氯处理或水中含氧量达到5ppm以上，二价铁就会转化成三价铁，并形成难溶性的胶体氢氧化物颗粒。4Fe(HCO3)2 + O2 + 2H2O→ 4Fe(OH)3 + 8CO2 4Mn(HCO3)2 + O2 + 2H2O→ 4Mn(OH)3 + 8CO2 因为铁氧化发生的pH值更低，使得铁污堵出现的频度比锰污堵要高得多。即使SDI15小于5，反渗透和纳滤进水中的亚铁含量低于0.1mg/L，仍然会出现污堵问题。由于FeCO3的溶度积低，而Fe2+的浓度则受到FeCO3溶解度的制约，通常碱度低的水源含铁的浓度比碱度高的水源要高。
引起膜面上沉积可溶性的Fe2+和相关Fe3+的污染物的可能情况为：- 受铁还原细菌氧化作用影响，将会加剧生物膜的滋生和铁垢的沉积；
- 含二价铁的水源与含H2S的水源混合，形成黑色难溶硫化铁FeS。
下列为几种除去亚铁或铁离子以及防止铁的污堵的方法。采用阳树指软化可以从水中除去溶解状铁，脱除效率取决于铁的种类，Fe2+和Fe3+可以十分有效的被强酸阳树脂所吸附。但当进水中其含量超过0.05ppm 时，会污染离子交换树脂并对树脂有催化降解作用。胶体或有机物－铁复合物通常完全不能被离子交换所吸附，仍残留在离子交换出水中，其颗粒的大小、离子交换运行流速和离子交换床层深度则决定了它们能否被树脂本身所过滤掉。某些阻垢剂对防止Fe污染有效，最大允许Fe含量因阻垢剂品牌不同而不同。经过氧化反应和紧接的过滤可以除去铁和锰。但即使在较高的pH值条件下，希望通过加气能有效脱除二价锰的氧化反应太慢。为了提高脱除效率，常常采用高锰酸钾或ClO2氧化二价锰。利用空气可以将溶解态铁转化成难溶性铁，但当水中含有高浓度的二氧化碳时，会形成非常微小的胶体状铁沉淀，过滤脱除十分困难。次氯酸钠或漂白粉投加到进水中用于将Fe2+氧化成Fe3+，经氧化的进水再通过多介质过滤器将Fe3+过滤掉。
通过电子转移反应，采用能氧化Fe2+的过滤介质，可以使氧化和过滤同时完成，锰砂就是这类粒状介质，干燥状态时，锰砂为海绿矿石，当其失去氧化能力时，可以用KMnO4进行再生。再生后再次投入运行时，必须充分地冲洗掉KMnO4，以防止其对膜的氧化损伤，当水中Fe2+的含量小于2mg/L 时，可以采用这一工艺过程。但当水源Fe2+含量高时，KMnO4应连续不断地加入到锰砂过滤器的进水中，但应千万注意，必须采取有效防范措施，确保高锰酸不会接触到膜面上，例如可在锰砂滤器之后按装活性炭过滤器。在反渗透或纳滤系统的第一段和最后一段常常发生硅酸铝的污堵，低浓度的铝（例如50ppb）就会引起系统性能的下降，原因如下：1)铝会与硅反应，即使硅浓度较低（10ppm）同样会导致硅酸铝污堵。因此在预处理部分使用含铝的化合物将显著地增加铝污堵的风险，建议不要使用含铝的产品，而是使用含铁的产品。2)低pH（<7）将影响铝的溶解度，根据原水组成，只要不会形成碳酸垢污染，建议系统运行pH在7-9之间。3)聚合物类阻垢剂（如丙烯酸类）对铁和锰等重金属更为敏感，因此选择适宜的阻垢剂十分重要。否则阻垢剂就会失去作用（即阻垢剂本身中毒），从而出现膜的结垢现象或出现阻垢剂本身的污堵。阻垢剂本身的污堵产物将会成为微生物的养份，进而发生生物污染。4)微细淤泥/砂粒，处理部分应当设置多介质过滤器、超滤或微滤以除去淤泥/砂粒。当不在原水中投加絮凝剂和阻垢剂时，一般允许进水中铁、锰和铝的指标如下：
