一、反渗透化学清洗的意义

    及时、合理且彻底的就地化学清洗（CIP）对 RO 系统的长期稳定运行是至关重要的。多数情况下采用就地化学清洗。离线清洗只是迫不得已的补充手段。RO系统污堵严重到进水通道堵塞 90-100%时，有时可能需要采用离线化学清洗。对于化学清洗容易遇到的一些关键问题，膜专家总结了十五条问答。

第一问：怎样判断 RO 系统什么时候需要化学清洗？

    答：判断 RO 系统什么时候需要化学清洗是第一个要解决的问题，很重要、很关键。常用标准有下述三条，任何一条达到标准，就应该清洗系统。及时清洗十分重要，当洗不洗，则有可能导致清洗变得很困难。

    清洗标准1：参考系统在最初48小时运行后建立的条件，标准化后的产水量损失10%。

    清洗标准2：参考系统在最初48小时运行后建立的条件，标准化后的透盐率增加10%。

    清洗标准3：参考系统在最初48小时运行后建立的条件，标准化后的段压差增加15%。

    考虑到标准化对用户来说有一点难度，我们根据系统每段压差的变化，建立了一个相对简单的判断方法，供大家参考。细节如下。

    在产水量、回收率、水温、TDS 等运行参数基本保持与初始值一致的情况下，膜系统每段压差能准确反映该段内部的脏污程度：

    1、压差 1.0公斤 左右 → 系统很干净，通道畅通，不需清洗。

    2、压差 1.5公斤 左右 → 系统有 50%污堵量，通道堵塞不严重，容易清洗。

    3、压差 2.0-2.5公斤 → 系统有 70%污堵量，通道堵塞严重，不易清洗。

    4、压差 3.0-3.5公斤 → 系统有 90%污堵量，通道基本堵死，清洗困难。

    5、压差>3.5公斤 → 系统完全堵死（100%），通道完全堵死，清洗无望。

    很明显，最佳清洗时间点是压差 1.5公斤 左右，其次是压差 2.0-2.5公斤。压差超过 3.0公斤，就可能需要多种药多次反复清洗。压差超过 3.5公斤，通道彻底堵死，药剂完全进不去，因此在线清洗基本没有希望。

    另外运行时间长了，因人为调节或者污堵等原因，有可能运行参数会发生较大变化，这时用户可能会感到不好判断系统的状况。这里有一个较为简便的类似于标准化处理的操作方法，可帮助客户提高就地判断的准确性。方法如下。

    把 RO 系统的产水量、浓水量、回收率、水温（如果有加热器）等调到尽可能与系统最初 48 小时的运行数据相同，而 TDS、pH等调到与最初的参考值接近，稳定运行半小时以上，再看给水压力、段间压差、脱盐率等与最初 48 小时建立的性能值有多大变化，大体就能够知道系统的污染程度。

第二问：什么样的情况下 RO 系统不需要化学清洗？

    答：在进水温度、进水 TDS 都稳定的情况下，如果单套 RO 系统产水量、浓水量、回收率、进水压力、各段压差、系统脱盐率等参数与其初始 48 小时内的基准数据相比均稳定，没有明显变化，则认为系统性能运行稳定，几乎没有污堵发生，也就是说系统是干净的，因此不需要进行化学清洗。不论系统运行多长时间，只要系统真正的干净，无污染，就明确不需要化学清洗。

第三问：怕化学清洗对 RO 膜造成伤害，因此经常导致 RO 系统堵得很严重了还不敢洗膜。怎样评价客户的这种心理？

    答：客户害怕化学清洗的心理是完全没有必要的。因为标准的酸洗和碱洗，是完全控制 pH 在规定的 2-11.5 的范围内，且时间一般只有 2-3 小时，温度一般 25-30 摄氏度，这个清洗强度对 RO 膜来说是温和的，对脱盐率的影响一般较小（3 年的累积影响可能不会超过 2%），因此多数的脱盐系统是可以接受的。反之，如果不及时清洗系统，则产水量可能损失50%以上，甚至更多；脱盐率的下降也可能高达 5%，甚至更多。这对系统的危害就太严重了。当客户认识到污堵带来的巨大危害后，就不应该对正常清洗对系统造成的影响产生害怕，而应该勇敢地及时采取必要清洗措施。毕竟两害相权，应取其轻。

第四问：化学清洗是先酸洗好，还是先碱洗好？

    答：这个问题并没有固定的答案。有的时候先酸洗好，有的时候先碱洗好。这需要客户根据实际情况作出判断。一般判断原则如下：

    如果既需要酸洗，又需要碱洗，那么污染物一定不是单一成分，而是复杂成分，这时需要酸洗的物质和需要碱洗的物质往往互相层层包裹。如果污染物最外层为诸如金属氧化物、絮凝剂残余、粘土、垢类等无机物，则可能先酸洗有效；反之如果污染物最外层为诸如微生物、代谢产物、藻类等有机物，则可能先碱洗有效。

    总之一个原则：清洗药品只要与污染物对症，清洗一定有效。否则，很难有效。

第五问：怎样选择合理的清洗方案？用哪类药品合适 – 酸洗还是碱洗？浓度大小？是否需要清洗中途补药？循环还是浸泡？

    答：对于需要初次化学清洗的新系统而言，当然事先并不知道什么清洗方案是合理的，也不知道需要使用多少药品，多长时间合适，循环和浸泡哪个方式合适。因此，这就需要用户在前几次清洗时有一个摸索实践的过程，必要时可以辅以烧杯试验，验证药品的有效性。

    标准酸洗或标准碱洗作为安全的最优先清洗方案，可先随机选择一种，而后尝试着洗，看看系统参数恢复效果。酸洗配制 pH=2 的溶液，温度控制25-30º C，一边循环一边检查 pH 变化，如果 pH 上升明显就不断补酸，直到pH稳定在2.0-2.5之间，不变为止；碱洗配制pH=11.5的溶液，温度控制25-30º C，一边循环一边检查 pH 变化，如果 pH 下降明显就不断补碱，直到 pH 稳定在11.0 左右，不变为止。

    另外无论是酸洗还是碱洗，如果出现大量污染物被洗下来，导致清洗液很快变得浑浊或者颜色很深，那么不论 pH 变化多大，先应该将严重脏污的清洗液换掉，而后注入干净的清洗液和药品，继续原来的循环清洗，直到 pH 不再变化或者清洗液颜色很浅为止。

    每种药品清洗完后，应该漂洗系统至干净状态，而后运行 5-8 分钟，读取运行数据。再用前述标准化方法处理清洗前后的运行数据，看看产水量、脱盐率等是否有明显恢复，这是最为准确的判断。如果清洗前后的变化十分显著，则通过压力、压差、产水量等表观变化也能简单判断清洗的效果，只是不太严谨。这样大体我们能知道酸洗有效还是碱洗有效。如果清洗完全有效，则参数应该完全恢复到原有水平；如果清洗只是部分有效，则应尝试另一种药品清洗，方法如前。洗完后再次评估效果。如此酸洗、碱洗可能需要反复交替进行数遍。

    不论酸洗几次、碱洗几次，好的方案一定要让运行参数恢复到原有水平，或者接近原有水平。否则有可能是方案仍然不合理，或者出现了难溶物质 – 难溶垢类、难溶高分子物质或者难溶强吸附性物质。任何清洗方案执行完毕，如果系统标准化后，参数的不可逆损失超过5%以上或者每次清洗后运行参数都持续损失，那么就应该引起足够重视，这是出现大问题的先兆，应该尽快及时报告有关主管领导。用户如果不能自行解决这个问题，则应及时通知工程公司、膜厂商等看看大家能不能群策群力，帮助查找原因，并提出对策。切忌把问题捂在手里，等到系统几乎死掉才报告，这时可能一切都晚了。

    显然每次化学清洗每种药品所需的用量，只要将前述的初次投加量和补加量统计起来就能得到。需要强调的是，为了不让膜系统出现超 pH 值的情况，切忌将药品一次性就投进去，而应该采取多次补加的方式。可参考后述问题14 关于清洗终点的判断。

    中途补加药品显然是因为药品有明显的消耗，才采取的措施。没有消耗就不需要补加。

    酸洗一般采用循环方式就很有效，很少需要浸泡；碱洗则一般先采用循环方式，如果效果实在不好，则可考虑浸泡，以延长反应时间，浸泡一段时间（或 30 分钟，或 60 分钟，或更长，取决于摸索的效果）后，还需适当循环（10-20 分钟即可）一下，以将新鲜药品补进膜元件内部。循环的好处是能将新鲜的药品不断补进膜内部，以缩短整体清洗反应时间；浸泡则由于大大延长了反应时间，有利于难溶物质的清洗反应。将循环和浸泡灵活加以组合应用，将能以最短时间，取得最佳效果。

    对于污堵严重的系统，由于进水通道堵塞，药品进不去，上述尝试清洗不一定好进行。这时可考虑打开压力容器，采集污染物样品，而后分别进行酸滴、碱滴等烧杯试验，观察污染物溶解、释放气体、溶液颜色等变化情况。

    这样也能初步判断酸洗、碱洗效果。也可用酒精灯简单灼烧污染物，以判断有机物和非有机物，并闻气味以辨别动物制品还是合成品。

    标准酸洗和标准碱洗无效的情况，属于大问题，应作为特例加以解决。这时除了改进清洗方案，也可能涉及预处理调整或者改造。

第六问：怎样对 RO 系统的运行数据进行标准化？

    答：运行数据标准化实际上就是把由于水温、TDS、压力等多种外在非膜因素的变化而导致的参数变化去掉，从而让运行数据能够真实反应膜元件本身性能的变化。具体来讲，只需按要求依次输入要求的相关运行参数（包括初次启动日期、记录数据日期、水温、给水压力、给水电导率、段间压力、浓水压力、浓水流量、产水压力、产水流量、产水电导率等）即可把非膜因素导致的参数变化去掉，从而得到膜性能的真实的“净变化”，将标准化后的产水量和脱盐率描成曲线，就很方便判断性能真实发生了多大的变化，变化比例也很好算出来。

    标准化是否准确有两个重要前提：一、流量计、压力表、温度计、电导率仪等仪器仪表本身的测量结果是准确的；二、运行人员的读数准确，每个数据的有效位数足够，且每组运行数据是完整的。

运行数据输入标准化软件的采样要求如下：

    A、系统初进水，稳定后的数据务必准确记录 2-3 组，而后取平均值，作为标准化软件的第一组参考值。

    B、清洗操作的前后，各分别取 1-2 组数据，以便判断清洗的效果。

    C、最新的运行数据记录 1-2 组。

    D、中间的运行数据记录要求如下，T 为系统运行总时间。

    E、所有采集数据尽量在同一时间点读取。比如都是上午 10：00 的读数，这样每天早晚温差的影响就降到了最小。如果某天在该时间点实在没有数据，那就选择邻近时间点的数据。

    运行数据精度要求如下：给水压力、段间压力、浓水压力、产水压力要求准确到 0.1公斤 或 0.01MPa；给水温度要求准确到 0.1º C；产水流量、浓水流量要求准确到 0.1m3/h；给水电导率要求准确到 1us/cm，产水电导率要求准确到 0.1us/cm；pH 值要求准确到 0.1；ORP 要求准确到 1mV；SDI15 准确到 0.1。

第七问：化学清洗常用的酸有哪些？常用的碱有哪些？其他常用药剂有哪些？

    答：化学清洗常用的酸性清洗剂有盐酸、柠檬酸。硫酸、磷酸有时也可以使用，但有一些特殊考虑需注意，一般不推荐。另外氧化性的硝酸不能采用。盐酸酸性强，电离快，反应快，没有副反应，因此比较安全，只是使用过程中可能需要一次或多次补加药量，以维持酸度。除盐水配制盐酸时，一般需要0.05-0.2%，以满足pH不低于2.0为宜，与配制水源的缓冲性有关。

    特别提醒：接触清洗液的管道或者水泵材质如果有SS304不锈钢，不能使用 HCl 清洗。

    柠檬酸酸性弱，属弱酸，电离和反应均慢一些，可以配制较高的浓度（0.5-2.0%），pH不易低于2.0，因此实际操作中补药的情况不多。有一点要注意，系统铁污堵明显的情况下，柠檬酸的清洗温度不宜过低，柠檬酸浓度不宜过高（>0.5%），否则有生成柠檬酸铁沉淀的可能性。

    使用硫酸和磷酸主要注意防止硫酸钙、硫酸锶、硫酸钡、磷酸钙垢的生成。化学清洗常用的碱性清洗剂主要是氢氧化钠、EDTA四钠盐。氢氧化钠的除盐水配制浓度一般为0.05-0.2%，以满足pH不高于11.5为宜，与配制水源 的缓冲性有关。EDTA的配制浓度可以为0.1-1.0%，以控制pH不高于11.5为宜。其他常用药剂有亚硫酸氢钠、十二烷基磺酸钠等。亚硫酸氢钠特别适合于清洗铁氧化物、锰氧化物等氧化性的污染物，配制浓度一般0.1-1.0%，必要时中途补加药量。十二烷基磺酸钠主要用于去除有机物、粘泥、微生物膜、以及导致膜面亲水性下降的污染物，考虑到起泡问题，一般配制浓度很低0.005-0.02%，而且清洗温度不宜太低。

第八问：怎样合理选择清洗方案的各项参数？

    答：总的来说，应坚持大流量、低压力、低压差的原则。在大流量循环的情况下，单支压力容器（PV = PressureVessel）的压力、压差和流量建议如下：

元件尺寸	清洗压力*，公斤	流量范围，m3/h	压差**，公斤
4寸	0.5-4.0	1.8-2.3	PV<3.5,元件<0.7
8寸	0.5-4.0	6.0-9.0	PV<3.5,元件<0.7

*注：清洗压力的大小取决于每个压力容器内元件的数量。

**注：压差要保证每个压力容器PV小于3.5公斤，同时要保证容器内每支膜的压差不超过0.7公斤。

    清洗温度最高不要超过50ºC。客户特别需要清楚的是：温度越高，则清 洗时间应越短，药品浓度应越低，pH耐受范围也越窄。清洗温度与清洗时间、药品浓度、最高和最低 pH紧密相关。因此，为安全起见，没有特别需要的话，一般建议清洗温度25-30ºC 为宜。

    清洗时间则从数十分钟到数十个小时不等，取决于反应的快慢，基本思路是要保证清洗进行彻底，但也不要过洗。一般3.0小时以内、30ºC以内且 pH不超标的清洗属于标准清洗，对膜的性能影响较小；超过 3.0小时以上、超过30ºC的清洗就属于严厉清洗，对膜性能影响变得显著，因此用户需要小心应对。碳酸钙垢一般酸洗1-2个小时就够了；不严重的微生物滋长则需要2-3小时碱洗；二氧化硅垢就可能需要36-48小时严厉清洗，并且脱盐率会有大幅下滑；复杂的硫酸盐、硅酸盐、磷酸盐垢可能需要反复多次清洗才有效果，耗时数十小时，性能下降显著。

第九问：分段清洗和整体清洗有什么不同？

    答：分段清洗是将 RO的一段、二段分开进行清洗的过程。由于循环回路分开了，所以容易控制每段的流量，从而保证每个压力容器所需的大流量，而且容易分别任意控制一段、二段的清洗时间，避免过洗发生；不足是耗时较长。整体清洗就是把一段、二段串联起来一起循环清洗，比较省时间；不足是：在保证第二段足够循环流量的情况下，第一段的循环流量可能略显不足，而且一、二段的清洗时间始终相同，不能分别控制，有造成过洗的潜在机会。实践上，到底怎么选择分段清洗和整体清洗，取决于污染物的类型和形态。如果污染物只是需要清洗剂通过化学反应除掉（比如：纯粹的碳酸垢），溶解产物完全进入清洗溶液中，而且很容易带出PV内部，那么整体清洗就很合适；如果污染物只是部分与清洗剂反应而溶解，那么不溶解部分可能需要通过增大循环流速（比如：难溶胶体和微生物的复合污堵、PAM等高分子污堵、胶体硅的污堵、难溶垢和易溶垢的复合污堵等），以增强冲刷效果才能带出PV内部，或者说污染物不容易全部从PV内部带出来，那么分段清洗更为合理，可以显著节省清洗时间。

   其他适用原则：系统需要严厉清洗时，一般采用分段清洗为宜。干净水源，污染成分单一，可考虑整体清洗；污染水源或者复杂水源，建议考虑分段清洗。

第十问:化学清洗应采用什么溶液？浓药配制方式？向清洗液中加入浓药品的方式选择？

    答：RO系统合适的清洗溶液最佳的是新鲜制造的除盐水（pH呈中性），其次 是RO产水（pH呈弱酸性）或者放置一段时间并接触空气的除盐水（因吸收二氧化碳而pH显弱酸性）。 含氯的自来水、超滤产水或者结垢性偏强的井水均不能用作RO系统的清洗液。固体药品的配制方式，宜采用搅拌器，且应考虑相关放热或者吸热的问题。比如：用固体 NaOH配制浓溶液，应该逐渐将固体碱一点一点往配制液中加入，同时不断搅拌，且注意控制发热温度不宜过高，注意相关塑料部件是否有发热变形等问题；柠檬酸配置的过程会大量吸热，因此配药箱不宜置于低温环境下，这样会导致搅拌时间延长，等等。

    液体药品有的可直接使用，有的可能需要适当稀释。请调试时根据需要和方便作相应的安排。

    向清洗液中加入浓药品大体可采用两种方式：一是将浓药品直接加入清洗箱中，混合均匀后，送入膜系统；二是启动清洗泵，通过清洗管道，一边循环清洗液，一边在线加入化学药品。

    下面是几点现场应用经验：弱酸性的水源作为清洗液，加入碱性药品时可能导致碱性药品的效率下降；含强酸的RO产水（多种污水回用时真实碰到过）不合适配置 NaHSO3、Na2CO3 等浓药剂，因为强酸会导致其有效成分下降，甚至失效。

第十一问：清洗准备工作有哪些？

    答：清洗准备工作包括但可能不限于下述诸项：

    A.清洗的第一项准备工作应该是确定清洗负责人，并由他制定详细的可操作的清洗方案。

    B. 清洗负责人负责各项清洗操作的分工和人员任务分配。尤其是初次清洗的各项工作都应细致分工、逐项分配到每个操作员头上。包括开操作票、切换阀门管道及控制系统、清洗系统上电、灌清洗液、清点药品并把药品运到配药间、开启清洗液加热并监督升温情况、采样及化验、配药操作、管道及箱体系统“跑、冒、滴、漏”的就地检查、操作命令的发出、清洗过程中的技术及安全监督、安全系统的检查、各项操作的预熟悉等等。

    C.从上级主管，开操作票 ,系统从运行状态向清洗状态的切换。包括就地阀门及管道系统的硬连接切换以及上位机控制系统的软切换。清洗系统上电。向清洗系统灌清洗液。清点药品的数量是否足够，并把所需药品运到配药间。清洗液加热，并监督升温情况。通知化验室协助取样和化验。配药操作。固体药品需要搅拌配制成均匀的浓液，期间伴有吸热或放热反应，这就要求配制的速度要有所控制，不能太快，避免过热或过冷；液体药品可能需要稀释，也有可能不需要稀释。药品配制好后，都应在浓药箱上盖好密封盖，避免有效成分因释放气体或者吸附空气中的气体而过快损失。比如：浓盐酸、亚硫酸氢钠、氢氧化钠等。清洗期间，管道及箱体系统“跑、冒、滴、漏”的就地检查。操作命令的发出。

    清洗过程中的技术及安全监督。包括超温、超压、超压差、超pH值、 超流量的监督、欠洗和过洗的判断、药品消耗的监测及是否需要补药等。紧急喷淋系统及通风系统及排水排气系统的有效性检查等。清洗系统的启停操作、循环操作、浸泡操作、排放操作、漂洗操作的事先熟悉。

    清洗准备越细致，清洗过程一般就越顺畅。

第十二问：怎样评估RO系统的化学清洗效果？

    答：评估 RO系统化学清洗效果的最准确的方法是前面提到的运行数据标准化。即在任何一种化学清洗的前后，准确读取完整的运行数据，标准化后看产水量、脱盐率、压差在清洗前后的变化。特别是遇到困难清洗时，标准化的工作很重要，否则可能出现不准确的判断。一般客户容易看到直观的产水量和产水电导率的变化，而往往看不到或者干脆忽视了压力、压差、温度、进水电导率、进水pH、回收率等（这些参数可能对客户关心的产水量和产水电导率形成影响）变化，从而经常产生错误的抱怨。

第十三问：化学清洗要求尽可能清洗彻底？怎样判断一种化学清洗是否 彻底？

    答：如果每次化学清洗不彻底，那么意味着运行参数会不断加速衰减，诸如产水量持续下降，压力持续上升，压差持续上升，脱盐率持续下降等。清洗不彻底会导致 RO系统内部的局部区域形成长期污堵的死区，这样的死区一方面会导致有效膜面积下降，恶化膜元件内部的正常错流流态，增加污堵的机会和污堵的速度，使系统性能下降；另一方面，死区不断扩大会导致更严重的致命污堵，直至把膜元件的进水通道堵死，致使清洗没法进行。可以说，清洗不彻底是非常常见的 RO污染物越积越多、污堵越来越快、性能快速恶化的原因之一。

    需要注意：新系统在初次清洗后性能与初始值多少会有一些不可逆损失，这是系统污染物的本质决定的，但在后面的第 2、3、…、N次清洗后，应该呈现稳定的运行曲线，也就是每次清洗后，标准化的产水量、脱盐率、压差等应基本看不出明显的变化，尤其是连续几次清洗的效果不能出现持续显著的衰减，否则意味着出现了不可逆污堵。

第十四问：清洗不彻底怎么办？

    答：清洗不彻底是很严重的事情，直接的后果是在设计周期内可能导致产水量不足、水质恶化等致命问题。一经发现，客户应该尽快通知工程公司，以便帮助查找潜在原因，尽快制订修改方案，并尽快采取修正行动，看是否能解决问题。必要时，可能涉及系统方案的工艺改造。当然，客户如果觉得有需要，完全可以通知膜供应商，以便提供技术协助。

第十五问：某种药品在进行一次清洗时，怎样判断是否洗到终点？

    答：某种药品在进行一次清洗时，是否洗到终点，简单讲就是：看药品有没有消耗、污染物有没有从膜上下来。只要药品在不断消耗，只要污染物在不断下来，那么就没有到终点。具体一点，有下面这么几个判断方法可供参考。

    一是通过监测 pH 值或者残余药品浓度来判断药品消耗情况。比如：酸洗要洗到pH保持2.0-2.5左右，且不变为止。

    二是通过清洗液颜色的变化或者污染物剥离的情况来判断。比如，如果清洗液颜色很深或者大量污染物剥离导致清洗液很脏，则应尽快放掉脏的清洗液，更换同种新鲜清洗液，再次进行同样的清洗。

    三是通过清洗参数的变化来判断。碰到清洗反应较慢的情况，可能需要浸泡或循环数十分钟、数小时、数十小时，通过观察清洗参数（压力、压差、水量等）的细微变化，也能帮我们间接判断清洗是否到终点。

    四是通过多次不同清洗时间的尝试，得出最佳清洗时间，从而为以后的终点判断提供依据。

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