水污染密度指數(shù)測(cè)試方法研究王旭亮,張艷萍,潘獻(xiàn)輝國(guó)家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所,天津300192摘要:水污染密度指數(shù)（SDI）是評(píng)價(jià)反滲透進(jìn)水水質(zhì)關(guān)鍵參數(shù),結(jié)合美國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)ASTMD4189-07,介紹了SDI標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法,開(kāi)展了不一樣水體系SDI測(cè)試研究,進(jìn)行了手動(dòng)和在線自動(dòng)兩種測(cè)試方法比較,結(jié)果表明,全自動(dòng)水質(zhì)分析儀測(cè)試數(shù)據(jù)正確可靠,精密度高,完全能夠滿(mǎn)足日常測(cè)試不一樣水體SDI要求,為SDI測(cè)試提供了新路徑。關(guān)鍵詞:污染指數(shù)（SDI）;測(cè)試方法;海水淡化;反滲透海水淡化是處理全球水資源危機(jī)關(guān)鍵路徑,其中反滲透海水淡化技術(shù)（SWRO）因?yàn)楹性O(shè)備投資少、建造周期短、節(jié)能環(huán)境保護(hù)等很多優(yōu)點(diǎn),已然成為海水淡化主流技術(shù)[1]。然而,高壓反滲透膜對(duì)進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)要求很高,必需嚴(yán)格控制進(jìn)水污染密度指數(shù)以維持RO系統(tǒng)長(zhǎng)久穩(wěn)定運(yùn)行[2]。污染密度指數(shù)（siltdensityindex,SDI）能夠有效地表征水中懸浮物、膠體及有機(jī)物等含量,是評(píng)價(jià)反滲透進(jìn)水水質(zhì)和驗(yàn)證預(yù)處理效果關(guān)鍵指標(biāo)。長(zhǎng)久操作經(jīng)驗(yàn)表明,只有RO進(jìn)水SDI小于3,才能滿(mǎn)足RO系統(tǒng)嚴(yán)格進(jìn)水要求和運(yùn)行條件[3]。所以,開(kāi)展實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并正確測(cè)定SDI研究含相關(guān)鍵意義。現(xiàn)在,中國(guó)外普遍采取SDI測(cè)試方法是美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)（AmericanSocietyForTestingandMaterials,ASTM）推薦標(biāo)準(zhǔn),即ASTMD4189-07。本文基于ASTM標(biāo)準(zhǔn),對(duì)比研究不一樣水體系SDI測(cè)試技術(shù),比較手動(dòng)和在線自動(dòng)兩種測(cè)試方法,實(shí)現(xiàn)對(duì)SDI正確、高效、快速地測(cè)定。1SDI測(cè)試方法SDI測(cè)試是在恒定給水壓力下（0.21Mpa）,計(jì)算一定體積受試水樣在一定時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)0.45μm孔徑濾膜時(shí)堵塞速率[4]。現(xiàn)在關(guān)鍵采取人工手動(dòng)和在線自動(dòng)兩種手段進(jìn)行SDI測(cè)試,下面簡(jiǎn)明介紹這兩種測(cè)試方法。1.1人工手動(dòng)測(cè)試方法1.1.1測(cè)試裝置及材料便攜式SDI測(cè)試儀,關(guān)鍵由球閥、壓力調(diào)整閥、壓力表和膜過(guò)濾器組成;親水性混合纖維素濾膜（CA-CN）,平均孔徑0.45μm,直徑47mm,厚度115-180μm;500ml體積量筒;精度為0.01s秒表:溫度計(jì)。1.1.2測(cè)試步驟（1）將組裝好SDI測(cè)試儀連接到RO系統(tǒng)進(jìn)水端取樣點(diǎn)上,開(kāi)啟球閥,將壓力調(diào)整閥調(diào)至0.21MPa;若是無(wú)壓水樣,則利用增壓泵加壓。待壓力穩(wěn)定后關(guān)閉球閥。（2）在安裝過(guò)濾膜之前,先讓受試水樣直接沖洗測(cè)試裝置幾分鐘,以除去裝置中夾帶污染物。（3）關(guān)閉球閥,打開(kāi)膜過(guò)濾器并取出一片新濾膜,完全潤(rùn)濕后,水平放置濾網(wǎng)上面;將O型密封圈放置到濾膜上面,壓實(shí);最終輕旋過(guò)濾器上固定螺栓。（4）開(kāi)啟球閥,排空過(guò)濾器內(nèi)氣泡,直至有水從過(guò)濾器邊緣溢出來(lái)后關(guān)閉球閥,繼續(xù)擰緊過(guò)濾器上固定螺栓至合適程度。（5）將500ml量筒放到過(guò)濾器下方,開(kāi)啟球閥,待水樣流出時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),當(dāng)水樣達(dá)成500ml時(shí),統(tǒng)計(jì)所用時(shí)間ti(s),同時(shí)繼續(xù)放水。統(tǒng)計(jì)水溫。（6）分別在第5、10、15分鐘時(shí),統(tǒng)計(jì)采集500ml水樣所用時(shí)間tf(s)。每次采集水樣時(shí)均要統(tǒng)計(jì)水溫。（7）完成測(cè)試后,將過(guò)濾器內(nèi)濾膜保留好,以備以后參考。在測(cè)試過(guò)程中,需要注意地方以下:在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中壓力必需保持在0.21Mpa。測(cè)試前后水溫不能超出1℃。在安裝濾膜時(shí),應(yīng)使用扁平鑷子對(duì)其操作以防刺破濾膜,也避免手指頭觸碰濾膜。確保O型密封圈清潔完好并安裝正確。1.1.3計(jì)算方法SDI可經(jīng)過(guò)以下公式計(jì)算:ADIT=%P30=[1-ti/tf]100TT%P30—0.21MPa給水壓力下,濾膜堵塞百分?jǐn)?shù)。T—總測(cè)試時(shí)間（分鐘）,通常為15分鐘。若此時(shí)%P30>75%,應(yīng)使總測(cè)試時(shí)間T縮短,能夠是10或5分鐘,確保%P30<75%。ti—初始采集500mL水樣所用時(shí)間。tf—測(cè)試時(shí)間T（min）以后,通常是15分鐘后采集500mL水樣所用時(shí)間。1.2全自動(dòng)在線測(cè)試1.2.1測(cè)試儀器RizonSDITM多通道在線水質(zhì)量分析儀（英國(guó)HORIZON企業(yè)）1.2.2測(cè)試步驟開(kāi)機(jī)開(kāi)啟后,打開(kāi)進(jìn)水控制閥門(mén),調(diào)整壓力至0.21MPa;在線測(cè)試過(guò)程中,系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行沖洗、換膜、排氣、進(jìn)樣、測(cè)試等5個(gè)階段,經(jīng)系統(tǒng)智能計(jì)算,得到最終測(cè)試結(jié)果。統(tǒng)計(jì)SDI值、Ti、Tf、有效測(cè)試時(shí)間T、Plug值和測(cè)試時(shí)溫度狀態(tài)。2SDI測(cè)試結(jié)果與分析不一樣水體,其水質(zhì)參數(shù)不一樣,會(huì)對(duì)SDI測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生一定影響。首先選擇試驗(yàn)室自來(lái)水進(jìn)行SDI測(cè)試,結(jié)果發(fā)覺(jué)其流速衰減很快,不到5分鐘流速衰減到0.15Ml/min以下,說(shuō)明大部分濾膜已被堵塞,試驗(yàn)終止。接下來(lái)選擇桶裝飲用水進(jìn)行SDI測(cè)試,分別用手動(dòng)和自動(dòng)方法對(duì)水樣平行測(cè)試5次,結(jié)果見(jiàn)表1。從圖1能夠看出,SDI測(cè)試結(jié)果比較高,數(shù)據(jù)反復(fù)性不是很好,展現(xiàn)一個(gè)遞減趨勢(shì)。因?yàn)橛绊慡DI測(cè)試原因很多,比如:測(cè)試前后水溫改變;不一樣膜過(guò)濾器所用濾膜不一樣會(huì)造成手動(dòng)測(cè)試結(jié)果與自動(dòng)測(cè)試結(jié)果之前可比性較差;沖洗管路不根本,以致管路中污染影響了最終測(cè)試結(jié)果。在接下來(lái)試驗(yàn)中,對(duì)于測(cè)試過(guò)程中需要注意地方均做了改善。表1飲用水SDI測(cè)試結(jié)果（25±0.2℃）123456手動(dòng)測(cè)試SDI152.911.861.831.671.461.94Plug43.6%27.9%27.5%25.0%22.0%29.2%自動(dòng)測(cè)試SDI152.722.171.751.441.301.88Plug40.8%32.6%26.3%21.6%19.4%28.1%圖1飲用水SDI測(cè)定值圖2超濾膜組件產(chǎn)水SDI測(cè)定值試驗(yàn)選擇PVDF中空纖維超濾膜組件,以自來(lái)水為進(jìn)水,測(cè)定超濾組件產(chǎn)水SDI值。在此次測(cè)試過(guò)程中,確保了受試水樣充足沖洗管路,除去管路污染物質(zhì)對(duì)測(cè)試結(jié)果影響,所得到結(jié)果見(jiàn)表2。從圖2能夠看出,手動(dòng)測(cè)試與自動(dòng)測(cè)試結(jié)果靠近,不過(guò)相比于手動(dòng)測(cè)試,全自動(dòng)水質(zhì)分析儀測(cè)試結(jié)果精密度更高,重現(xiàn)性愈加好。采取人工手動(dòng)測(cè)試,需要頻繁地測(cè)量、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),不可避免地會(huì)產(chǎn)生人為誤差。所以,在接下來(lái)試驗(yàn)中選擇自動(dòng)測(cè)試SDI方法進(jìn)行測(cè)定。表2超濾膜組件產(chǎn)水SDI測(cè)定值（18±0.2℃）123456手動(dòng)測(cè)試SDI151.111.141.571.521.301.33Plug16.7%17.1%23.6%22.8%19.5%19.9%自動(dòng)測(cè)試SDI151.441.441.441.401.441.42Plug21.6%21.6%21.6%21.1%21.6%21.3%最終選擇管式復(fù)合膜組件,以天津塘沽近海岸海水為原水,加入聚合AICI3進(jìn)行簡(jiǎn)單預(yù)處理,利用全自動(dòng)水質(zhì)分析儀測(cè)定膜組件產(chǎn)水SDI值。從表3能夠看出,海水經(jīng)管式復(fù)合膜預(yù)處理后,產(chǎn)水SDI值均小于3,完全滿(mǎn)足反滲透進(jìn)水水質(zhì)要求。研究發(fā)覺(jué),利用全自動(dòng)水質(zhì)分析儀得到測(cè)試結(jié)果正確度高,反復(fù)性好,完全能夠滿(mǎn)足日常測(cè)試不一樣水體SDI要求。表3管式復(fù)合膜組件產(chǎn)水SDI測(cè)定值（25±0.2℃）12345平均值SDI152.502.322.322.222.122.30Plug37.5%34.8%34.8%33.3%31.8%34.4%3結(jié)論SDI是評(píng)價(jià)RO系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)關(guān)鍵參數(shù),是檢驗(yàn)預(yù)處理系統(tǒng)出水是否達(dá)成反滲透進(jìn)水要求關(guān)鍵手段。SDI值得大小對(duì)RO系統(tǒng)運(yùn)行壽命至關(guān)關(guān)鍵,SDI越小,RO膜透水率越高,,水體對(duì)膜污染阻塞趨勢(shì)越小。采取全自動(dòng)水質(zhì)分析儀能夠正確測(cè)定水體SDI,精密度高、反復(fù)性好,而且節(jié)省人力和時(shí)間,為SDI測(cè)試提供了新路徑。SDI測(cè)試影響原因有很多[5],造成傳統(tǒng)手動(dòng)測(cè)試SDI結(jié)果重線性不好,需要深入分析測(cè)試過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題,深入研究SDI測(cè)試影響原因,優(yōu)化試驗(yàn)條件,建立愈加完善SDI測(cè)試技術(shù)。參考文件[1]潘獻(xiàn)輝,王生輝,樣守智,反滲透差動(dòng)式能量回收裝置試驗(yàn)研究[J],中國(guó)給水排水,,27（9）:41-44。[2]時(shí)鈞,袁權(quán),高從堦,膜技術(shù)手冊(cè)[M]。北京:化學(xué)工業(yè)出版社,.[3]VrouwenvelderJ,KappelhofJ,HeijmanS,etal.ToolsforfoulingdiagnosisofNFandROmembrancsandassessmentofthefoulingpotentialoffeedwater[J].Desalination,,157(1-3);361-365.[4]ASTM.ASTMD4189-07,StandardTestMethodforsiltDensityIndex(SDI)ofwater[S]..[5]AlhadidiA,BlankertB,KempermanAJB,etal.EffectoftestingconditionsandfiltrationmechanismsonSDI[J].JournalofMembraneScience,,381(1-2):142-151.ResearchonTestingMethodsofSiltDensityIndexWangXuliang,ZhangYanping,PanXianhuiInstituteofSeawaterDesalinationandMultiposeUtilization,SOA,TianJin300192,ChinaAbstract;Siltdensityindex(SDI)isacriticalparameterforevaluatingthequalityofreverseosmosisfeedwater.CombinedwithASTMD4189-07standard,thearticleintroducesSDIstandardtestingmethod,developsresearchonSDItestingmethodsofdifferentwaterbodiesandcomparesthemanualmethodwiththeautomaticmethodTheexperimentalresultsshowthattestdataareaccurateandreliablewithhighprecisionfromautomaticwaterqualit