[科普中国]-污泥密度指数

内容

污泥密度指数(SDI)的测试是在207 kPa恒压下以直流方式(没有横向流)对水进行过滤。通常采用0.45μm圆形膜对500 mL水样进行测试，时间为15 min。SDI可以通过下式进行计算：

式中，为在0.2MPa即207kPa的进水压下膜的污染堵塞；

为总测试时间，单位min，通常15min，如果发生75%的堵塞则少于15min；

为开始收集500mL试样所需的时间，单位s；

为试验15min后收集500mL试样所需的试验时间，单位s。

为准确测量SDI值，不应该超过75%，超过要缩短试验时间，例如10min、5min。2

SDI测量思路原料水对膜的污染趋势有时用经验性的污泥密度指数SDI(Sludge Density Index)进行估计，这一指数可通过过滤实验获得。按ASTM标准，这一实验(D4185)采用膜孔径为0.45μm的膜进行测试。SDI指数由一定体积(通常是500ml)的原料水通过干净膜的时间()与同样体积的原料水通过操作一定时间后的膜的时间()计算得到。SDI的标准测试条件是先将原料水经过47mm直径的膜过滤器，然后在0.2MPa下进行测试，总的测试时间()为900s。3

虽然SDI的测量是不绝对的，但它是已发现的测量胶体含量的最好方法。人们已经获得在渗透器中SDI与胶体沉积速率二者之间的相互关系。另一种测量胶体含量的方法(浊度和颗粒计算)是不令人满意的。颗粒计算对亚微颗粒范围不能给予准确的结果。浊度是粒子的尺寸、形状及浓度的函数。因而，浊度与从一位置到另一位置的胶体污堵之间没有相关性存在。3

SDI测量装置测量SDI的装置如图所示：

SDI测量步骤：测量SDI的具体步骤如下：

①装置的组合如上图所示，调节压力调节阀在207kPa(30psi)。

②安装微孔过滤器，为了除去设备携带的污物，应该用水冲刷检验。

③测量水温。

④打开膜过滤罐，在罐的支撑板上放置0.45μm的微孔滤元(直径47mm)。只能用洁净的镊子拿膜滤元，以免其被戳穿，避免手指接触滤膜。

⑤查明O形密封圈处于良好情况并适当放置，把过滤罐的上顶部放回原处，并缓缓合上。

⑥用分离球阀放出内部的空气，关闭阀门，并盖紧过滤罐。

⑦打开球阀，同时用秒表开始测量500mL的流量所需时间，记录时间()，让门开着以便于连续的流动。

⑧测量和记录收集500mL水的时间，之后，5min、10min、15min总流量的时间。注意：整个测量的压力必须维持在(207±7)kPa。

⑨测量水温。注意：整个测量的温度必须是不变的(±1℃)。

⑩测量完成后，为将来参考用，必须保留膜滤元。计算SDI值。2

SDI指标的优缺点优点污泥密度指数（SDI）是测定反渗透系统进水的重要指标之一，也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。它的大小对反渗透系统运行寿命至关重要，它表征了水中颗粒、胶体和其他能阻塞各种水纯化设备的物体含量，通过测定SDI值，可以选定相应的水纯化技术或设备。不同的膜组件要求进水的SDI值不同，中空纤维膜组件一般要求SDI值在3左右，卷式组件一般要求SDI值在5左右。1

井水SDI通常大约是1.0，并且不需要任何用于去除胶体污堵的预处理。如果井水的SDI超过1.0，可能的原因是：地表水侵入浅井；铁腐蚀产物存在；生物污染的存在；胶体磺化的存在。地表水(湖、河流或水库)含有大量的胶体物质，并且SDI值在10~175范围。2

缺点SDI作为原料水预处理的指标是非常有用的，但对于膜设计和控制来说还不能提供足够的信息。这种测试的局限性在于不能反映进料水中的污染物与膜之间的相互作用，而这种相互作用在实际操作中是确实存在的。同时，测试单元的截留特征和流通机理与实际过程中的膜组件是不相同的。因此，实验研究和深入了解控制物质传递及渗透通量下降的机理对于给定进料水的处理非常有必要。3