納濾膜可以去除鈣鎂硬度，但鈣鎂離子卻容易堵塞膜孔
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【討論】談談水處理中“自相矛盾”的現(xiàn)象
2024-08-23
在水處理工程生產(chǎn)中，會有很多看似“自相矛盾”的現(xiàn)象。
納濾膜是一種壓力驅(qū)動的膜分離技術，它可以有效去除水中的硬度成分，如鈣（Ca2+）和鎂（Mg2+）離子，這是因為納濾膜對二價及多價離子具有較高的截留率。
然而，納濾膜在處理高硬度水時可能會面臨堵塞問題，這主要是因為膜孔徑較小，容易受到懸浮物、膠體和微生物等污染物的堵塞，尤其是當進水水質(zhì)復雜或預處理不充分時。
納濾膜的堵塞問題可以通過優(yōu)化預處理步驟來減輕，例如通過絮凝、沉淀、過濾等方法去除水中的懸浮物和膠體，以及通過調(diào)節(jié)pH值或使用阻垢劑來防止無機鹽的沉積。
此外，定期的化學清洗和優(yōu)化的操作條件也有助于維持膜的性能和延長膜的使用壽命。
需要注意的是，納濾膜對硬度的去除效果與其操作條件、膜材料和膜孔徑等因素密切相關。
在某些情況下，納濾膜可能無法完全去除所有的硬度成分，特別是當硬度成分濃度較高或進水水質(zhì)較差時。
因此，在設計納濾系統(tǒng)時，需要綜合考慮進水水質(zhì)、預期的處理效果和系統(tǒng)的經(jīng)濟性。
這樣會造成一個誤區(qū)，認為納濾可以去除鈣鎂，就用它直接去除硬度達到上萬濃度的硬度離子水，這樣的結(jié)果是，膜直接癱瘓。
補充堵塞膜系統(tǒng)的垢不僅僅是“鈣鎂”，油氣田廢水中的重要的垢還有“硅”。
為了應對水污染造成的淡水資源短缺問題，海水（也包括苦咸水）脫鹽已經(jīng)在世界范圍內(nèi)成為一種提供淡水資源的重要途徑。
在諸多的淡化技術中，反滲透膜（RO）技術和納米過濾（NF）技術由于其應用的成熟度、去除效率高以及相對合理的費用，從而在脫鹽市場上占有不可代替的位置。
然而，正如其他膜系統(tǒng)一樣，RO與NF系統(tǒng)易在膜表面形成污垢，其中最難去除的一種污垢即為硅垢。
硅沉淀不僅發(fā)生在源水硅濃度比較高的第一級膜表面，而且發(fā)生在低硅濃度的多級膜表面。這不僅是單體硅在膜表面聚合而成，也是由于SiO2膠體在膜表面累積而成。
另有資料顯示，硅垢不僅會堵塞過濾膜而且還會堵塞蒸發(fā)器。因此，硅垢的形成不僅會降低膜的性能，而且一旦形成很難清除，在清理的過程中容易損壞膜組件。
油田水處理系統(tǒng)中，油田采出系統(tǒng)出水中的硅主要以溶解和膠體硅的形態(tài)存在，其形成主要是由于與地層土壤和巖石接觸所致。
在三元復合驅(qū)中，由于堿的引入導致采出系統(tǒng)結(jié)垢嚴重，硅垢成分中50%（質(zhì)量分數(shù)）的含量為硅鋁酸鹽，此種水垢無比堅硬，極難處理。
因此，這種結(jié)垢常常使得集輸系統(tǒng)管線損壞甚至報廢。
若將含硅的采出水用于發(fā)生蒸汽，就會在熱采鍋爐或注汽管線內(nèi)形成硅垢，其危害遠遠高于其他垢類，最終將導致爐管和注汽管線穿孔，甚至報廢，給油田的生產(chǎn)帶來困難。采出水進行除硅（硬度）處理是很有必要的。
疊螺脫水機對于高濃度的污泥，需要加水再脫水
疊螺機脫水，是要把水脫出來變得更加干燥。
但是，當污泥經(jīng)過濃縮、長時間發(fā)酵之后，直接進入疊螺機進行脫水時，發(fā)現(xiàn)無論如何進行“藥劑調(diào)理”，也無法達到脫水的目的。
這時候，我們需要將“濃縮的高濃度污泥”先加入水，然后再進行“疊螺機脫水”，可以裝袋的干泥。
需要補充一點，疊螺機可以處理不同濃度的污泥，具體范圍可以根據(jù)污泥的性質(zhì)和脫水機的型號進行選擇。
疊螺機適用于高、低濃度污泥的脫水，特別指出在進行低濃度（2000mg/L）污泥脫水時，無需建設濃縮池、貯存池，可以降低建設成本。
此外，提到疊螺機的適用范圍包括2000mg/L至50000mg/L的污泥濃度范圍。
因此，疊螺機的進水污泥濃度范圍大致在2000mg/L至50000mg/L之間，因此它是有局限性的。
水處理為了集中解決一個問題，卻引發(fā)了另一個問題
如物理法、化學法和生物法，這些方法在處理效率、成本和對環(huán)境的影響方面可能存在矛盾。
例如化學法處理水，增加了水中的鹽分，后續(xù)又要進行脫鹽（增加了能耗和成本）。
化學混凝法加入了混凝劑，水變清澈了，但是“污泥量”卻增加了，“污水處理的最后一公里”說的就是污泥。
加入的水處理藥劑越多，泥量越大（物質(zhì)守恒定律），成份越復雜。
曾經(jīng)有人說：環(huán)保水處理，本質(zhì)像是“把污染物采用化學、物理手段進行集中、轉(zhuǎn)移、隔離堆放”；聽起來似乎有一定道理，把水中的污染物提取出來（更換成無害化的物理形態(tài)和化學形態(tài)），集中放在“垃圾填埋場”，物質(zhì)的總量不變，只是換了個形式存放，存放不當，對于未來的子孫后代，也是一個安全隱患。
工業(yè)廢水處理提高水資源循環(huán)利用率，也要避免資源浪費
工業(yè)廢水處理，在追求節(jié)能降耗和提高水資源循環(huán)利用率的同時，可能需要在設備選型、工藝流程等方面進行權(quán)衡，以避免資源浪費和設備利用率低的問題。
比如，工業(yè)廢水處理在采用MVC、MVR等蒸發(fā)設備的時候，需要巨大的能耗，產(chǎn)生的1噸合格天然淡水，需要的代價遠遠高出“采購1噸天然水”的價格，那么你消耗的那么多蒸汽能源、那么多費用，值得嗎？
所以，筆者認為“資源化再利用、循環(huán)再利用”才是最終的出路，主打還是提倡“低能耗”“低成本”“資源化”才是最終的出路。
否則，環(huán)保水處理“自相矛盾”、“按下葫蘆浮起瓢”的沖突會持續(xù)存在。
（來源：油氣田開發(fā)廢水處理回用）
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