胶州湾海水淤泥密度指数影响因素研究

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2022-1161

摘要/Abstract

摘要：

超滤+反渗透组合的双膜法在海水淡化中已经得到广泛应用，然而反渗透膜的污染问题严重影响了正常生产。淤泥密度指数（SDI）已经成为评价反渗透进水水质的主要指标。通过对超滤出水水质进行检测分析并对反渗透膜主要污染物进行分析，探讨目前胶州湾海水淡化过程中反渗透进水SDI的影响因素及各因素影响程度，结果表明：微生物作为自然水体中广泛存在的生物，其随季节和温度变化造成的总量变化是影响SDI的最主要因素；水体中的硫酸盐以及Si、Al、Fe胶体是造成膜污染的主要无机污染物；此外，浊度与水样的SDI没有相关关系，也不能在反渗透过程中对水质情况进行有效衡量。最后，针对影响SDI的微生物因素的研究以及膜表面无机胶体的清洗提出未来发展方向。

关键词: 反渗透, 膜污染, 海水淡化, 淤泥密度指数（SDI）, 微生物, 胶体

Abstract:

The combination of ultrafiltration and reverse osmosis has been widely used in seawater desalination，but the pollution of reverse osmosis membrane has seriously affected the normal production. Silt density index（SDI） has become the main index for evaluating reverse osmosis inlet water quality. By detecting and analyzing the water quality of ultrafiltration effluent and analyzing the main pollutants in the reverse osmosis membrane，this study explored the influencing factors and the degree of influence of various factors on the SDI of reverse osmosis inflow seawater desalination process in Jiaozhou Bay. The results showed that，as the widely existing organisms in natural water，the total amount change of microorganisms with the season and temperature was the most important factor affecting SDI. Sulfate and Si，Al，Fe colloids in water were the main inorganic pollutants that caused membrane pollution. In addition，turbidity had no correlation with SDI of water samples，and could not be used to effectively measure water quality in reverse osmosis process. Finally，future development directions were proposed for the study of microbial factors that affect SDI and the cleaning of inorganic colloids on membrane surfaces.

Key words: reverse osmosis, membrane fouling, seawater desalination, silt density index（SDI）, microorganisms, colloids

中图分类号:

P747

陈景光, 冯念林, 于崇涛, 杨鑫, 周利. 胶州湾海水淤泥密度指数影响因素研究[J]. 工业水处理, 2023, 43(11): 208-214.

Jingguang CHEN, Nianlin FENG, Chongtao YU, Xin YANG, Li ZHOU. Influencing factors of seawater silt density index in Jiaozhou Bay[J]. Industrial Water Treatment, 2023, 43(11): 208-214.

https://www.iwt.cn/CN/Y2023/V43/I11/208

图/表 9

参考文献 8

1	张岩岗，吴礼云，何敏，等. 海水淡化预处理方法比较及其特点分析［J］. 中国设备工程，2018（3）：46-50. doi:10.3969/j.issn.1671-0711.2018.03.021
	ZHANG Yangang， WU Liyun， HE Min，et al. Comparison of pretreatment methods for seawater desalination and their characteristics analysis［J］. China Plant Engineering，2018（3）：46-50. doi:10.3969/j.issn.1671-0711.2018.03.021
2	靖大为，王春艳，梁全民. 反渗透系统给水电导率与pH的系统影响［J］. 工业水处理，2006，26（3）：62-64. doi:10.11894/1005-829x.2006.26(3).62
	JING Dawei， WANG Chunyan， LIANG Quanmin. Influence of feedwater conductivity and pH value in RO systems［J］. Industrial Water Treatment，2006，26（3）：62-64. doi:10.11894/1005-829x.2006.26(3).62
3	张伟. 反渗透预处理和淤泥密度指数（SDI）影响因素的研究［D］. 天津：天津大学，2007.
	ZHANG Wei. Study on RO pretreatment and silt density index influence factors［D］. Tianjin：Tianjin University，2007.
4	郑猛，吴青芸，周浩媛，等. 海水淡化反渗透膜微生物污染及防控研究进展［J］. 膜科学与技术，2015，35（1）：123-130. doi:10.16159/j.cnki.issn1007-8924.2015.01.021
	ZHENG Meng， WU Qingyun， ZHOU Haoyuan，et al. Research progress of reverse osmosis membrane biofouling and its prevention strategy for desalination application［J］. Membrane Science and Technology，2015，35（1）：123-130. doi:10.16159/j.cnki.issn1007-8924.2015.01.021
5	张鑫. 反渗透系统膜污堵原因分析及清洗方法研究［D］. 北京：华北电力大学，2014.
	ZHANG Xin. Research on membrane fouling and cleaning method in reverse osmosis system［D］. Beijing：North China Electric Power University，2014.
6	王旭亮，郑睿，赵静红，等. 水质条件对反渗透系统进水SDI测试结果的影响［J］. 净水技术，2016，35（S2）：42-46.
	WANG Xuliang， ZHENG Rui， ZHAO Jinghong，et al. Influence of water quality parameter on SDI test results of feed water in reverse osmosis system［J］. Water Purification Technology，2016，35（S2）：42-46.
7	杨军，周婕，张楠，等. 混凝剂后絮凝对超滤反渗透膜系统影响的研究［J］. 工业水处理，2022，42（9）：155-159.
	YANG Jun， ZHOU Jie， ZHANG Nan，et al. Effect of re-flocculation of coagulant on ultrafiltration and reverse osmosis membrane system［J］. Industrial Water Treatment，2022，42（9）：155-159.
8	解利昕，王小磊，王世昌. 污染密度指数影响因素评测［J］. 化学工业与工程，2013，30（4）：42-47.
	XIE Lixin， WANG Xiaolei， WANG Shichang. Evaluating the influence of operating conditions on silt density index［J］. Chemical Industry and Engineering，2013，30（4）：42-47.

项目	对应数值（均值）
电导率/（µS·cm^-1）	38 170~45 970（42 932）
温度/ºC	3.1~28.5（15.8）
pH	7.11~8.19（7.78）
硼/（mg·L^-1）	3.2~4.29（3.76）
浊度/NTU	1.75~19.5（6.98）
氨氮/（mg·L^-1）	0.06~0.2（0.15）
COD/（mg·L^-1）	1.63~1.98（1.89）
溶解性总固体/（mg·L^-1）	20 190~30 570（26 809）
悬浮物/（mg·L^-1）	4~40（13.8）
碱度（以CaCO₃计）/（mg·L^-1）	112~124（116.8）
硬度（以CaCO₃计）/（mg·L^-1）	5 000~6 000（5 628）
UV₂₅₄	2.9~3.2（3.04）

项目	对应数值（均值）
电导率/（µS·cm^-1）	38 170~45 970（42 932）
温度/ºC	3.1~28.5（15.8）
pH	7.11~8.19（7.78）
硼/（mg·L^-1）	3.2~4.29（3.76）
浊度/NTU	1.75~19.5（6.98）
氨氮/（mg·L^-1）	0.06~0.2（0.15）
COD/（mg·L^-1）	1.63~1.98（1.89）
溶解性总固体/（mg·L^-1）	20 190~30 570（26 809）
悬浮物/（mg·L^-1）	4~40（13.8）
碱度（以CaCO₃计）/（mg·L^-1）	112~124（116.8）
硬度（以CaCO₃计）/（mg·L^-1）	5 000~6 000（5 628）
UV₂₅₄	2.9~3.2（3.04）

		硼	电导率	pH	温度	菌落数	硫酸盐	浊度	TDS	碱度	COD	SDI
硼	r	1
硼	P
电导率	r	0.229	1
电导率	P	0.099
pH	r	-0.339^*	0.127	1
pH	P	0.013	0.367
温度	r	-0.130	-0.275^*	-0.099	1
温度	P	0.352	0.047	0.481
微生物	r	-0.089	-0.001	-0.030	0.729^**	1
微生物	P	0.528	0.995	0.829	0
硫酸盐	r	0.085	-0.093	-0.246	0.786^**	0.734^**	1
硫酸盐	P	0.544	0.509	0.076	0	0
浊度	r	0.359^**	0.261	-0.230	0.245	0.254	0.298^*	1
浊度	P	0.008	0.059	0.098	0.077	0.067	0.030
TDS	r	0.086	-0.080	-0.273^*	0.729^**	0.630^**	0.788^**	0.314^*	1
TDS	P	0.541	0.568	0.048	0	0	0	0.022
碱度	r	0.106	-0.034	-0.181	0.817^**	0.756^**	0.892^**	0.239	0.728^**	1
碱度	P	0.451	0.808	0.195	0	0	0	0.085	0
COD	r	-0.096	-0.026	0.030	0.314^*	0.197	0.163	0.101	0.212	0.287^*	1
COD	P	0.494	0.856	0.829	0.022	0.158	0.245	0.472	0.127	0.037
SDI	r	-0.096	0.145	0.148	0.274^*	0.434^**	0.348^*	0.196	0.189	0.256*	0.059	1
SDI	P	0.492	0.300	0.290	0.047	0.001	0.011	0.161	0.176	0.064	0.677

		硼	电导率	pH	温度	菌落数	硫酸盐	浊度	TDS	碱度	COD	SDI
硼	r	1
硼	P
电导率	r	0.229	1
电导率	P	0.099
pH	r	-0.339^*	0.127	1
pH	P	0.013	0.367
温度	r	-0.130	-0.275^*	-0.099	1
温度	P	0.352	0.047	0.481
微生物	r	-0.089	-0.001	-0.030	0.729^**	1
微生物	P	0.528	0.995	0.829	0
硫酸盐	r	0.085	-0.093	-0.246	0.786^**	0.734^**	1
硫酸盐	P	0.544	0.509	0.076	0	0
浊度	r	0.359^**	0.261	-0.230	0.245	0.254	0.298^*	1
浊度	P	0.008	0.059	0.098	0.077	0.067	0.030
TDS	r	0.086	-0.080	-0.273^*	0.729^**	0.630^**	0.788^**	0.314^*	1
TDS	P	0.541	0.568	0.048	0	0	0	0.022
碱度	r	0.106	-0.034	-0.181	0.817^**	0.756^**	0.892^**	0.239	0.728^**	1
碱度	P	0.451	0.808	0.195	0	0	0	0.085	0
COD	r	-0.096	-0.026	0.030	0.314^*	0.197	0.163	0.101	0.212	0.287^*	1
COD	P	0.494	0.856	0.829	0.022	0.158	0.245	0.472	0.127	0.037
SDI	r	-0.096	0.145	0.148	0.274^*	0.434^**	0.348^*	0.196	0.189	0.256*	0.059	1
SDI	P	0.492	0.300	0.290	0.047	0.001	0.011	0.161	0.176	0.064	0.677

项目	数值
膜片污染物湿重/g	12.6
膜片污染物干重/g	0.85
污染物含水率/%	94.6
污染物中有机物质量分数/%	26.0
污染物中无机物质量分数/%	74.0

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容