《水污染密度指数测试方法研究 (2)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水污染密度指数测试方法研究 (2)（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、水污染密度指数测试方法研究王旭亮，张艳萍，潘献辉国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所，天津 300192摘要：水污染密度指数（SDI）是评价反渗透进水水质的重要参数，结合美国标准 ASTM D4189-07，介绍了 SDI 的标准测试方法，开展了不同水体系 SDI 测试研究，进行了手动和在线自动两种测试方法的比较，结果表明，全自动水质分析仪的测试数据准确可靠，精密度高，完全可以满足日常测试不同水体 SDI 的要求，为 SDI 测试提供了新的途径。关键词：污染指数（SDI） ；测试方法；海水淡化；反渗透海水淡化是解决全球水资源危机的重要途径，其中反渗透海水淡化技术（SWRO）由于具有设备投资少
2、、建造周期短、节能环保等诸多优点，已然成为海水淡化的主流技术1。然而，高压反渗透膜对进水水质指标的要求很高，必须严格控制进水的污染密度指数以维持 RO 系统的长期稳定运行2。污染密度指数（silt density index，SDI）可以有效地表征水中悬浮物、胶体及有机物等含量，是评价反渗透进水水质和验证预处理效果的重要指标。长期操作经验表明，只有 RO 进水的 SDI 小于 3，才能满足 RO 系统严格的进水要求和运行条件3。因此，开展实时监测并准确测定 SDI 的研究具有重要的意义。目前，国内外普遍采用的 SDI 测试方法是美国材料与试验协会（American Society For Te
3、sting and Materials，ASTM）推荐的标准，即 ASTM D4189-07。本文基于ASTM 标准，对比研究不同水体系的 SDI 测试技术，比较手动和在线自动两种测试方法，实现对 SDI 准确、高效、快速地测定。1 1 SDISDI 测试方法测试方法SDI 测试是在恒定的给水压力下（0.21Mpa） ，计算一定体积的受试水样在一定时间内通过 0.45m 孔径滤膜时的堵塞速率4 。目前主要采用人工手动和在线自动两种手段进行SDI 测试，下面简要介绍这两种测试方法。1.11.1 人工手动测试方法人工手动测试方法1.1.1 测试装置及材料便携式 SDI 测试仪，主要由球阀、压力调节
4、阀、压力表和膜过滤器组成；亲水性混合纤维素滤膜（CA-CN） ，平均孔径 0.45m，直径 47mm，厚度 115-180m；500ml 体积的量筒；精度为 0.01s 的秒表：温度计。1.1.2 测试步骤（1）将组装好的 SDI 测试仪连接到 RO 系统进水端的取样点上，开启球阀，将压力调节阀调至 0.21MPa；若是无压水样，则利用增压泵加压。待压力稳定后关闭球阀。（2）在安装过滤膜之前，先让受试水样直接冲洗测试装置几分钟，以除去装置中夹带的污染物。（3）关闭球阀，打开膜过滤器并取出一片新滤膜，完全润湿后，水平放置滤网上面；将 O 型密封圈放置到滤膜上面，压实；最后轻旋过滤器上的固定螺栓。
5、（4）开启球阀，排空过滤器内的气泡，直至有水从过滤器边缘溢出来后关闭球阀，继续拧紧过滤器上的固定螺栓至适当程度。（5）将 500ml 的量筒放到过滤器下方，开启球阀，待水样流出时开始计时，当水样达到 500ml 时，记录所用时间 ti (s)，同时继续放水。记录水温。（6）分别在第 5、10、15 分钟时，记录采集 500ml 水样的所用时间 tf(s)。每次采集水样时均要记录水温。（7）完成测试后，将过滤器内的滤膜保存好，以备日后参考。在测试过程中，需要注意的地方如下：（1）在整个测试过程中压力必须保持在 0.21Mpa。（2）测试前后的水温不能超过 1。（3）在安装滤膜时，应使用扁平镊子对
6、其操作以防刺破滤膜，也避免手指头触碰滤膜。（4）确保 O 型密封圈清洁完好并安装正确。1.1.3 计算方法SDI 可通过以下公式计算：ADIT = %P30 = 1-ti/tf100T T%P300.21MPa 给水压力下，滤膜的堵塞百分数。T总测试时间（分钟） ，通常为 15 分钟。若此时%P3075%，应使总测试时间 T 缩短，可以是 10 或 5 分钟，保证%P3075%。ti初始采集 500mL 水样所用的时间。tf测试时间 T（min）之后，通常是 15 分钟后采集 500mL 水样所用的时间。1.21.2 全自动在线测试全自动在线测试1.2.1 测试仪器RizonSDITM 多通道
7、在线水质量分析仪（英国 HORIZON 公司）1.2.2 测试步骤开机启动后，打开进水控制阀门，调节压力至 0.21MPa；在线测试过程中，系统自动进行冲洗、换膜、排气、进样、测试等 5 个阶段，经系统智能计算，得到最终的测试结果。记录 SDI 值、Ti、Tf、有效测试时间 T、Plug 值和测试时的温度状态。2 2 SDISDI 测试结果与分析测试结果与分析不同的水体，其水质参数不同，会对 SDI 测试结果产生一定的影响。首先选用试验室的自来水进行 SDI 测试，结果发现其流速衰减很快，不到 5 分钟流速衰减到 0.15Ml/min以下，说明大部分滤膜已被堵塞，试验终止。接下来选用桶装饮用水
8、进行 SDI 测试，分别用手动和自动的方法对水样平行测试 5 次，结果见表 1。从图 1 可以看出，SDI 测试结果比较高，数据的重复性不是很好，呈现一种递减的趋势。由于影响 SDI 测试的因素很多，例如：测试前后水温的变化；不同膜过滤器所用滤膜的不同会导致手动测试结果与自动测试结果之前的可比性较差；冲洗管路不彻底，以致管路中的污染影响了最终测试结果。在接下来的试验中，对于测试过程中需要注意的地方均做了改进。表 1 饮用水 SDI 测试结果（250.2）123456手动测试SDI152.911.861.831.671.461.94Plug43.6%27.9%27.5%25.0%22.0%29.
9、2%SDI152.722.171.751.441.301.88自动测试Plug40.8%32.6%26.3%21.6%19.4%28.1%图 1 饮用水 SDI 测定值 图 2 超滤膜组件产水 SDI 测定值试验选取 PVDF 中空纤维超滤膜组件，以自来水为进水，测定超滤组件产水的 SDI 值。在本次测试过程中，保证了受试水样充分冲洗管路，除去管路污染物质对测试结果的影响，所得到的结果见表 2。从图 2 可以看出，手动测试与自动测试结果接近，但是相比于手动测试，全自动水质分析仪的测试结果精密度更高，重现性更好。采用人工手动测试，需要频繁地测量、记录数据，不可避免地会产生人为误差。因此，在接下来
10、的试验中选用自动测试 SDI 的方法进行测定。表 2 超滤膜组件产水 SDI 测定值（180.2）123456手动测试SDI151.111.141.571.521.301.33Plug16.7%17.1%23.6%22.8%19.5%19.9%SDI151.441.441.441.401.441.42自动测试Plug21.6%21.6%21.6%21.1%21.6%21.3%最后选用管式复合膜组件，以天津塘沽近海岸的海水为原水，加入聚合 AICI3进行简单的预处理，利用全自动水质分析仪测定膜组件产水的 SDI 值。从表 3 可以看出，海水经管式复合膜预处理后，产水的 SDI 值均小于 3，完全
11、满足反渗透进水的水质要求。研究发现，利用全自动水质分析仪得到的测试结果准确度高，重复性好，完全可以满足日常测试不同水体 SDI 的要求。表 3 管式复合膜组件产水 SDI 测定值（250.2）12345平均值SDI152.502.322.322.222.122.30Plug37.5%34.8%34.8%33.3%31.8%34.4%3 结论SDI 是评价 RO 系统进水水质的重要参数，是检验预处理系统出水是否达到反渗透进水要求的主要手段。SDI 值得大小对 RO 系统运行寿命至关重要，SDI 越小，RO 膜透水率越高， ，水体对膜的污染阻塞趋势越小。采用全自动水质分析仪可以准确的测定水体 SD
12、I，精密度高、重复性好，而且节省人力和时间，为 SDI 测试提供了新的途径。SDI 测试的影响因素有很多5，导致传统手动测试 SDI 的结果重线性不好，需要进一步分析测试过程中出现的问题，深入研究 SDI 测试的影响因素，优化实验条件，建立更加完善的 SDI 测试技术。参考文献1 潘献辉，王生辉，样守智，反渗透差动式能量回收装置的试验研究J，中国给水排水，2011,27（9）：41-44。2 时钧，袁权，高从堦，膜技术手册M。北京：化学工业出版社，2001.3 Vrouwenvelder J, Kappelhof J, Heijman S, et al.Tools for fouling di
13、agnosis of NF and RO membrancs and assessment of the fouling potential of feed water J. Desalination, 2003, 157(1-3); 361-365.4 ASTM. ASTM D4189-07, Standard Test Method for silt Density Index (SDI) of water S. 2007. 5 Alhadidi A, Blankert B, Kemperman A J B, et al. Effect of testing conditions and
14、filtration mechanisms on SDI J. Journal of Membrane Science, 2011 ,381(1-2):142-151.Research on Testing Methods of Silt Density IndexWang Xuliang, Zhang Yanping, Pan XianhuiInstitute of Seawater Desalination and Multipose Utilization, SOA, TianJin 300192, ChinaAbstract; Silt density index (SDI) is a
15、 critical parameter for evaluating the quality of reverse osmosis feed water. Combined with ASTM D4189-07 standard, the article introduces SDI standard testing method, develops research on SDI testing methods of different water bodies and compares the manual method with the automatic method The expe
16、rimental results show that test data are accurate and reliable with high precision from automatic water quality analysis instrument which fully meets the daily requirements of SDI test of different water bodies and provides a new pathway for the SDI test.Key words: silt density index (SDI); testing methods; seawater desalination; reberse osmosis.
