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1.膜污染简介
反渗透系统运行时,进水中含有的悬浮物质、溶解物质以及微生物繁殖等原因都会造成膜元件污染。反渗透系统的预处理应尽可能的除去这些污染物质,尽量降低膜元件污染的可能性。 反渗透膜元件污染的种类、原因及处理方法。
污染物各类 |
原因 |
对应方法 |
堆积物 |
胶体和悬浮粒子等膜面上的堆积 |
检查预处理系统 |
结垢 |
由于回收率过高导致无机盐析出 |
调整回收率,加阻垢剂 |
生物污染 |
微生物吸附以及繁殖 |
定期杀菌处理 |
有机物的吸附 |
荷电荷性/疏水性有机物和膜之间的相互作用 |
控制进水COD |
膜元件受到污染时,往往通过清洗来恢复膜元件的性能。清洗的方式一般有两种,物理清洗(冲洗)和化学清洗(药品清洗)。
物理清洗(冲洗)是不改变污染物的性质,用水力冲击使污染物排出膜元件,恢复膜元件的性能。
化学清洗是使用相应的化学药剂,改变污染物的组成或属性,恢复膜元件的性能。吸附性低的粒子状污染物,可以通过冲洗(物理清洗)的方式达到事实上的效果,像生物污染这种对膜的吸附性强的污染物使用冲洗的方法很难达到预期效果。用冲洗的方法很难除去的污染应采用化学清洗。为了提高化学清洗的效果,清洗前,有必要通过对污染物状况进行分析,确定污染的种类。在了解了污染物种类时,选择合适的清洗药剂就可以适当的恢复膜元件的性能。
2.化学清洗的标准
发生以下情况时,物理冲洗已经不能使反渗透膜的性能恢复,这时就需要进行化学清洗。
A、标准化条件下的产水量下降10~15%;
B、进水和浓水之间的系统压差升高到初始值的1.5倍;
C、产水水质下降10~15%。
3.化学清洗的频率
当膜元件发生了轻度污染时,就应及时清洗膜元件。重度污染会因化学药剂不易深入渗透至污染层,且污染物也不易被冲出膜外等因素而影响清洗效果。如果膜元件的性能降低至正常值的30~50%,很难清洗恢复到膜系统初始性能。
膜的清洗周期根据现场实际污染情况而定。正常的清洗周期是每3~12个月一次。如果在1个月内清洗一次以上,需要检查预处理系统的产水水质。即使系统长期没有发生污染,为了能够更好的保证系统正常运行,一般可考虑每6个月进行1次化学清洗。
4.清洗药剂的选择
不同污染物应采用不同的清洗药剂。污染发生时通常不是只有一种污染物,因此常规化学清洗需要包括高pH值清洗和低pH值清洗两大步骤。
可以使用的常规化学清洗药剂请参见下表。 污染的种类和系统显示现象
故障类型 |
可能发生的位置 |
系统压降 |
进水压力 |
透盐率 |
金属氧化物污染 |
首段,前端膜 |
迅速增加 |
迅速增加 |
迅速增加 |
胶体污染 |
首段,前端膜 |
逐渐增加 |
逐渐增加 |
轻微增加 |
无机盐结垢 |
末段,末端膜 |
中度增加 |
轻微增加 |
明显增加 |
聚合硅垢 |
末段,末端膜 |
正常到增加 |
增加 |
正常到增加 |
生物污染 |
任何位置 |
明显增加 |
明显增加 |
正常到增加 |
有机物污染 |
所有段 |
逐渐增加 |
增加 |
降低 |
阻垢剂污染 |
末段最严重 |
正常到增加 |
增加 |
正常到增加 |
膜氧化 |
首段最严重 |
正常到降低 |
降低 |
增加 |
膜水解 |
所有段 |
正常到降低 |
降低 |
增加 |
膜面磨损 |
首段最严重 |
正常到降低 |
降低 |
增加 |
O型圈泄漏 |
无规则 |
正常到降低 |
正常到降低 |
增加 |
5.反渗透膜元件生产商推荐的常规清洗液介绍:
1、溶液1:2.0%(W)柠檬酸(C6H8O7)的低pH清洗液。对于去除无机盐垢(如碳酸钙、硫酸钙等),金属氧化物或氢氧化物(铁、锰等),及无机胶体十分有效。
2、溶液2:2.0%(W)STPP(三聚磷酸钠Na5P3O10)和0.8%(W)的Na-EDTA混合的高pH(pH值为10)洗液。它专用于去除硫酸钙垢和轻微至中等程度的天然有机污染物。STPP具有无机螯合剂和洗涤剂的功用。Na-EDTA是一个具有螯合性的有机螯合清洗剂,可有效去除二价和三价阳离子和金属离子。
3、溶液3:2.0%(W)STPP(三聚磷酸钠Na5P3O10)和0.25%(W)的Na-DDBS(十二烷基苯磺酸钠,C6H5(CH2)12-SO3Na)混合的高pH(pH值为10)洗液。该清洗液用于去除重度的天然有机物(NOM)污染。
4、溶液4:0.5%(W)盐酸低pH清洗液(pH为2.5),主要用于去除无机物垢(如碳酸钙垢、硫酸钙等),金属氧化物/氢氧化物(铁、锰等),及无机胶体。这种清洗液比溶液1要强烈,盐酸是强酸溶液,配制时需遵守相关注意事项。
5、溶液5:1.0%(W)连二亚硫酸钠(Na2S2O4)低pH清洗液(pH=4~6)。它用于去除金属氧化物和氢氧化物,且可一定程度地去除硫酸钙、硫酸钡和硫酸锶垢。连二亚硫酸钠是强还原剂,本溶液有强烈气味需合适通风环境。
6、溶液6:0.1%氢氧化钠和0.03%(W)SDS(十二烷基硫酸钠)高pH混合液(pH为11.5)。它用于去除天然有机污染物、无机/有机胶体混合污染物和微生物(菌素、藻类、霉菌、真菌)污染。SDS是会产生一些泡沫的阴离子表面活性剂型的洗涤剂。请注意采用此清洗液时不能超过下表中的最高pH值与与温度极限。
7、溶液7:0.1%(W)氢氧化钠高pH清洗液(pH为11.5)。用于去除聚合硅垢,这是一种较为强烈的碱性洗液。请注意采用此清洗液时不能超过下表中的最高pH值与温度极限。 配制药剂时请遵守相关药液的注意事项,做好必要的防护措施。
污染物质和推荐的清洗溶液
污染物 |
常规化学清洗 |
增强化学清洗 |
碳酸钙垢 |
1 |
4 |
硫酸钙、硫酸钡 |
2 |
4 |
金属氧化物、金属氢氧化物 |
1 |
5 |
无机胶体污染 |
1 |
4 |
无机、有机混合胶体污染 |
2 |
6 |
聚合硅垢 |
无 |
7 |
生物污染 |
2/3 |
6 |
天然有机污染物 |
2/3 |
6 |
清洗液pH值和清洗水温的关系
膜型号 |
清洗液pH值 |
||
<30℃ |
<35℃ |
<45℃ |
|
1~13 |
1~12 |
1~12 |
注意!本表列出的是不同清洗pH范围对应的最高清洗水温。建议在确定有效清洗的前提下,采用相对温和清洗方式或控制好药液与膜元件的接触时间。pH表计必须经常校正使其读数精确。 在清洗过程中,污染物会消耗清洗药品,pH值会因此发生变化,药品的清洗能力会降低。因此要随时监测pH值的变化,及时调节pH值。一般测定pH值偏离于设定pH值0.5以上时,需要添加药品。
6.膜清洗方法:
1)首先用除盐水冲洗反渗透膜组件和系统管道。
2)关闭反渗透进水阀、产水出口手动阀、浓水出口调节阀。关闭产水不合格排放阀、浓水排放阀。
3)清洗:完全打开化学清洗进口阀,化学清洗回流阀和清洗产水回流阀。
4)关闭清洗药液循环阀,打开清洗保安过滤器排气阀,稍微打开进口阀以排除清洗保安过滤器内空气。
5)调节保安过滤器出口阀,使清洗液以低流量向反渗透设备打入清洗液,通常化学清洗时按单支压力容器进水流量5.5~9.1m3/h控制循环流量,污染严重时,如果选择大流量循环,则有可能会产生压差过高的问题,从而损坏膜元件(单支膜元件最大压降0.07MPa)。一般在循环运行开始的5分钟,按设定流量1/3的量进行循环,循环5~10分钟间,按设定流量2/3的循环流量循环,10分钟后按流量要求循环。 然后停清洗水泵并关闭阀门,使膜元件浸泡在清洗液中,浸泡1小时。若膜污染情况较严重或清洗较难去除的污染物,浸泡时间可适当延长。
6)结束浸泡后,以标准清洗流量再次循环清洗20~60分钟即可结束清洗。
7)用除盐水对反渗透脱盐设备膜组件进行冲洗,并将冲洗水排入地沟。 8)确认反渗透脱盐设备冲洗干净后,可重新运行反渗透脱盐设备设备。 9)清洗后的反渗透脱盐设备装置在开始运行时,应将运行初期约30分钟的产品水排放掉。
7.清洗注意事项:
1)正常清洗时,清洗系统压力采用使系统基本不能产出纯水时的压力为最好,清洗液温度基本保持在20~30℃。必须用反渗透产品水或去离子水配制清洗药液,药液混合要均匀。
2)清洗时要将反渗透压力容器和管道内的存水排掉,再把清洗过程中产生的浓缩液向清洗药箱循环。如果回流清洗液明显变色或浑浊应重新准备清洗药液。若回流清洗液PH变化超过0.5,应重新调整PH或更换清洗液。
3)按规定时间清洗完成后,应立即用反渗透产品水或去离子水进行冲洗。冲洗时间一般为30~60分钟,并将反渗透出口水放掉(开产水不合格排放阀、浓水排放阀)。
4)确认冲洗完成后,最好立即投入正常运行,化学清洗后至投入运行时间不得超过24小时。
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