反滲透和納濾系統(tǒng)的清洗word版本

1、反滲透和納濾系統(tǒng)的清洗反滲透和納濾系統(tǒng)的清洗1 膜污染簡介反滲透系統(tǒng)運行時，進(jìn)水中含有的懸浮物質(zhì)，溶解物質(zhì)以及微生物繁殖等原因都會造成膜元件污染。反滲透系統(tǒng)的預(yù)處理應(yīng)盡可能的除去這些污染物質(zhì)，盡量降低膜元件污染的可能性。污染物的種類、發(fā)生原因及處理方法請參見表1。通常，造成膜污染的原因主要有以下幾種：1)新裝置管道中含有油類物質(zhì)和焊接管道時的殘留物，以及灰塵且在裝膜前未清洗干凈；2)預(yù)處理裝置設(shè)計不合理；3) 添加化學(xué)藥品的量發(fā)生錯誤或設(shè)備發(fā)生故障；4)人為操作失誤；5)停止運行時未作低壓沖洗或沖洗條件控制得不正確；6)給水水源或水質(zhì)發(fā)生變化。表1 反滲透膜污染的種類、原因及處理方法污染物種類

2、原因?qū)?yīng)方法堆積物膠體和懸浮粒子等膜面上的堆積提高預(yù)處理的精度或采用UF/MF結(jié)垢由于回收率過高導(dǎo)致無機鹽析出調(diào)整回收率，加阻垢劑生物污染微生物吸附以及繁殖定期殺菌處理有機物的吸附荷電荷性/疏水性有機物和膜之間的相互作用膜種類的選擇需正確污染物的累積情況可以通過日常數(shù)據(jù)記錄中的操作壓力、壓差上升、脫鹽率變化等參數(shù)得知。膜元件受到污染時，往往通過清洗來恢復(fù)膜元件的性能。清洗的方式一般有兩種，物理清洗（沖洗）和化學(xué)清洗（藥品清洗）。物理清洗（ 沖洗）是不改變污染物的性質(zhì)，用力量使污染物排除膜元件，恢復(fù)膜元件的性能。化學(xué)清洗是使用相應(yīng)的化學(xué)藥劑，改變污染物的組成或?qū)傩裕謴?fù)膜元件的性能。吸附性低的粒

3、子狀污染物，可以通過沖洗（物理清洗）的方式達(dá)到一定的效果，像生物污染這種對膜的吸附性強的污染物使用沖洗的方法很難達(dá)到預(yù)期效果。用沖洗的方法很難除去的污染應(yīng)采用化學(xué)清洗。為了提高化學(xué)清洗的效果，清洗前，有必要通過對污染狀況進(jìn)行分析，確定污染的種類。在了解了污染物種類時，選擇合適的清洗藥劑就可以適當(dāng)?shù)幕謴?fù)膜元件的性能。2 物理清洗（沖洗）2.1 沖洗的作用沖洗是采用低壓大流量的進(jìn)水沖洗膜元件，沖洗掉附著在膜表面的污染物或堆積物。圖1 沖洗時膜面的狀態(tài)示意圖2.2 沖洗的要點2.2.1 沖洗的流速裝置運行時，顆粒污染物逐漸堆積在膜的表面。如果沖洗時的流速和制水時的流速相等或略低，則很難把污染物從膜元

4、件中沖出來。因此，沖洗時要使用比正常運行時更高的流速。通常，單支壓力容器內(nèi)的沖洗流速為：1)8英寸膜元件：7.2 12 m3/h；2)4英寸膜元件：1.8 2.5 m3/h。2.2.2 沖洗的壓力正常高壓運行時，污染物被壓向膜表面造成污染。所以在沖洗時，如果采用同樣的高壓，污染物仍會被壓在膜表面上，清洗的效果不會理想。因此在沖洗時，應(yīng)盡可能的通過低壓、高流速的方式，增加水平方向的剪切力，把污染物沖出膜元件。壓力通常控制在0.3 MPa以下。如果在0.3MPa以下，很難達(dá)到一定的流量時，應(yīng)盡可能控制進(jìn)水壓力，以不出產(chǎn)水或少出產(chǎn)水為標(biāo)準(zhǔn)。一般進(jìn)水壓力不能大于0.4 MPa。2.2.3 沖洗的頻率條

5、件允許的情況下，建議經(jīng)常對系統(tǒng)進(jìn)行沖洗。增加沖洗的次數(shù)比進(jìn)行一次化學(xué)清洗更有效果。一般沖洗的頻率推薦以一天一次為好。根據(jù)具體的情況，用戶可以自行控制沖洗的頻率。表2 沖洗的條件1膜尺寸流量，m3/h壓力，MPa頻度，次/日時間，分鐘8英寸7.2 12 110 154英寸1.8 2.5 110 152.3 沖洗的步驟停止反滲透系統(tǒng)的運行。緩慢地降低操作壓力并停止裝置。如果快速停止裝置，壓力會急速下降，這可能會對管道、壓力容器以及膜元件造成損壞。 調(diào)節(jié)閥門：- 全開濃水閥門；- 關(guān)閉進(jìn)水閥門；- 全開產(chǎn)水閥門（如果運行時產(chǎn)水閥門沒有全開的情況）。如果錯誤地關(guān)閉產(chǎn)水閥門，壓力容器中的后半部的膜元件可

6、能發(fā)生產(chǎn)水背壓， 造成膜元件破損。 沖洗作業(yè)：- 啟動低壓沖洗泵；- 在緩慢打開進(jìn)水泵的同時，查看濃縮水流量計的流量；- 調(diào)節(jié)進(jìn)水閥門，調(diào)節(jié)流量和壓力達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值；- 10 15分鐘后慢慢地關(guān)閉進(jìn)水閥門，停止進(jìn)水泵。 恢復(fù)正常運行。按日常啟動程序啟動系統(tǒng)。2.4 注意事項 進(jìn)水水泵需要滿足正常運行時的進(jìn)水流量（進(jìn)水流量 = 產(chǎn)水流量 +濃縮水流量），同時必須考慮滿足沖洗流量的要求。濃縮水管路和閥門的選擇也要考慮沖洗時的大流量。制水時，因為回收率高， 濃縮水流量相對很小。沖洗作業(yè)時，要求低壓高流量，幾乎所有的進(jìn)水都從濃水管路排除，所以設(shè)計濃水管路和閥門時不僅要考慮制水時的流量也要考慮符合沖洗時的流

7、量需要。如果僅僅考慮制水時的流量來設(shè)計管路和閥門，則在沖洗時濃水管路以及濃水閥門處的壓降升高，有可能達(dá)不到要求的流量或超過沖洗要求壓力。當(dāng)然，也可以考慮另外設(shè)置沖洗專用管路。 選定流量計時要考慮到可以讀取沖洗時的最大流量。對于多段反滲透系統(tǒng)，如圖2所示，為了能夠更有效的沖洗膜元件，系統(tǒng)的設(shè)計有必要按可以分段沖洗進(jìn)行設(shè)計。-如果進(jìn)行全段沖洗，前段的沖洗水和污染物會一起流入后一段中，容易造成后段的堵塞。-段數(shù)的增加同時也意味著沖洗水流經(jīng)的膜元件數(shù)量增加。為了能夠達(dá)到流量要求，需要加大進(jìn)水壓力。由可能會超過沖洗壓力的允許值，導(dǎo)致膜表面的壓力升高，降低沖洗的效果。-進(jìn)行第一段沖洗時，全開第一段沖洗濃水

8、排水管路的閥門，關(guān)閉第一段濃水和第二段進(jìn)水間閥門、第二段和第三段的進(jìn)水沖洗閥門。-進(jìn)行第二段沖洗時，全開第二段沖洗濃水排水管路的閥門，關(guān)閉第一段，第三段的進(jìn)水沖洗閥門，關(guān)閉第一段濃水和第二段進(jìn)水間閥門，關(guān)閉第二段濃水和第三段進(jìn)水間閥門。-進(jìn)行第三段沖洗時，全開第三段沖洗濃水排水管路的閥門，關(guān)閉第一段，第三段的進(jìn)水沖洗閥門，關(guān)閉第二段濃水和第三段進(jìn)水間閥門。圖2 可分段沖洗系統(tǒng) 3 化學(xué)清洗3.1 化學(xué)清洗的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生以下情況時，物理沖洗已經(jīng)不能使反滲透膜的性能恢復(fù)，這時就需要進(jìn)行化學(xué)清洗。 標(biāo)準(zhǔn)化條件下的產(chǎn)水量下降10 15 %； 進(jìn)水和濃水之間的系統(tǒng)壓差升高到初始值的1.5倍； 產(chǎn)水水質(zhì)下降1

9、0-15%。3.2 化學(xué)清洗的頻率當(dāng)膜元件發(fā)生了輕度污染時，就應(yīng)及時清洗膜元件。重度污染會因化學(xué)藥劑不易深入滲透至污染層，且污染物也不易被沖出膜外等因素而影響清洗效果。如果膜元件的性能降低至正常值的30-50%，很難清洗恢復(fù)到膜系統(tǒng)初始性能。 膜的清洗周期根據(jù)現(xiàn)場實際污染情況而定。正常的清洗周期是每3-12個月一次。如果在1個月內(nèi)清洗一次以上，需要改善預(yù)處理例如追加投資或重新設(shè)計膜系統(tǒng)；如果清洗周期在1-3個月一次，應(yīng)側(cè)重于調(diào)整和優(yōu)化現(xiàn)有系統(tǒng)的運行參數(shù)。即使系統(tǒng)長期沒有發(fā)生污染，為了能夠更好的保證系統(tǒng)正常運行，一般可考慮每6個月進(jìn)行1次化學(xué)清洗。當(dāng)預(yù)處理工藝中采用了無機絮凝劑，經(jīng)常會有反應(yīng)不完

10、全的無機鹽沒有形成可過濾掉的絮凝體。用戶應(yīng)確保沒有過量的絮凝劑進(jìn)入到膜系統(tǒng)中。過量的絮凝劑能通過SDI測試裝置測定出來，例如SDI膜片上的鐵為3g/片，任何時候不應(yīng)超過5g/片。除了采用濁度和SDI測定之外，顆粒計數(shù)器也可以精確衡量RO/NF進(jìn)水是否合格。粒徑大于2m的顆粒物應(yīng)100個/ml。3.3 清洗藥劑的選擇不同污染物應(yīng)采用不同的清洗藥劑。污染發(fā)生時通常不是只有一種污染物，因此常規(guī)化學(xué)清洗需要包括高pH值清洗和低pH值清洗兩大步驟?？梢允褂玫某Ｒ?guī)化學(xué)清洗藥劑請參見表4。選用哪個清洗劑進(jìn)行化學(xué)清洗，可以按以下方法判斷：- 按反滲透進(jìn)水水質(zhì)判斷；-進(jìn)行全系統(tǒng)膜元件清洗之前，可以從系統(tǒng)中取出一

11、、兩支膜元件，通過進(jìn)行清洗試驗，選擇最佳的清洗藥品。一般來說，應(yīng)先采用高pH清洗液清洗油類和微生物污染，然后采用低pH清洗液清洗無機垢類或金屬氧化物污染。有時也先酸洗后堿洗，或者只采用一種藥劑清洗，例如地下水源的鐵污染，采用簡單的低pH清洗即可。有時清洗液中加入洗滌劑以便去除微生物和有機污染物；有些加入螯合劑如EDTA，以便更好地去除膠體、有機物、微生物和硫酸鹽垢。如果選擇清洗劑不當(dāng)，或清洗順序不當(dāng)，可能會使污染惡化。3.4 污染物的種類及其影響故障類型可能發(fā)生的位置系統(tǒng)壓降進(jìn)水壓力透鹽率金屬氧化物污染(如Fe、Mn、Cu、Ni、Zn等)首段，前端膜迅速增加迅速增加迅速增加膠體污染(有機和/或

12、無機混合物)首段，前端膜逐漸增加逐漸增加輕微增加無機鹽結(jié)垢(如Ca、Mg、Ba、Sr)末段，末端膜中度增加輕微增加明顯增加聚合硅垢末段，末端膜正常到增加增加正常到增加生物污染任何位置/通常前端膜明顯增加明顯增加正常到增加有機物污染(溶解性天然有機物)所有段逐漸增加增加降低阻垢劑污染末段最嚴(yán)重正常到增加增加正常到增加污染物的種類以及發(fā)生污染時系統(tǒng)運行的變化列在表3中。表3 污染的種類和系統(tǒng)顯示現(xiàn)象膜氧化（如Cl2、O3、 KMnO4）首段最嚴(yán)重正常到降低降低增加膜水解(超出pH使用范圍)所有段正常到降低降低增加膜面磨損(活性炭粉等)首段最嚴(yán)重正常到降低降低增加O型圈泄漏(內(nèi)連接管或適配器)無規(guī)則

13、/通常進(jìn)水端適配器正常到降低正常到降低增加膜元件泄漏（運行或備用時的產(chǎn)水背壓）末段最嚴(yán)重正常到降低正常到降低增加膜元件泄漏（清洗或沖洗時產(chǎn)水閥關(guān)閉）靠近產(chǎn)水閥膜元件增加（有污染且壓降高時）增加（有污染且壓降高時）增加3.5 美國海德能公司推薦的常規(guī)清洗液介紹溶液1: 2.0%（W）檸檬酸（C6H8O7）的低pH清洗液。對于去除無機鹽垢（如碳酸鈣垢、硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鍶垢等），金屬氧化物或氫氧化物（鐵、錳、銅、鎳、鋅等），及無機膠體十分有效。市售檸檬酸為粉末固體。 溶液2: 2.0（W）%STPP（三聚磷酸鈉Na5P3O10）和0.8%（W）的Na- EDTA混合的高pH（pH值為10）洗液。

14、它專用于去除硫酸鈣垢和輕微至中等程度的天然有機污染物。STPP具有無機螯合劑和洗滌劑的功用。Na-EDTA是一個具有螯合性的有機螯合清洗劑，可有效去除二價和三價陽離子和金屬離子。市售STPP和Na-EDTA均為粉末固體。 溶液3: 2.0（W）%STPP（三聚磷酸鈉Na5P3O10）和0.25%（W）的Na- DDBS十二烷基苯磺酸鈉，C6H5（CH2）12-SO3Na混合的pH值為10的溶液。該清洗液用于去除重度的天然有機物（NOM）污染。STPP具有無機螯合劑和洗滌劑的功用，Na-DDBS則為陰離子洗滌劑。溶液4:0.5%（W）鹽酸低pH清洗液（pH為2.5），主要用于去除無機物垢（如碳酸

15、鈣垢、硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鍶垢等），金屬氧化物/氫氧化物（鐵、錳、銅、鎳、鋁等），及無機膠體。這種清洗液比溶液1要強烈，鹽酸是強酸溶液，配制時需遵守相關(guān)注意事項。 溶液5:1.0%（W）連二亞硫酸鈉（Na2S2O4）低pH清洗液（pH=4- 6）。它用于去除金屬氧化物和氫氧化物，且可一定程度地去除硫酸鈣、硫酸鋇和硫酸鍶垢。連二亞硫酸鈉是強還原劑，本溶液有強烈氣味需合適通風(fēng)環(huán)境。連二亞硫酸鈉為粉末固體。溶液6: 0.1%氫氧化鈉和0.03%（W）SDS（十二烷基硫酸鈉）高pH混合液（pH為1 1.5）。它用于去除天然有機污染物、無機/有機膠體混合污染物和微生物（菌素、藻類、霉菌、真菌）污染。SD

16、S是會產(chǎn)生一些泡沫的陰離子表面活性劑型的洗滌劑。請注意采用此清洗液時不能超過表8.5中的最高pH值與溫度極限。溶液7: 0.1%（W）氫氧化鈉高pH清洗液（pH為11.5）。用于去除聚合硅垢， 這是一種較為強烈的堿性洗液。請注意采用此清洗液時不能超過表5中的最高pH 值與溫度極限。配制藥劑時請遵守相關(guān)藥液的注意事項，做好必要的防護(hù)措施。表4 污染物質(zhì)和推薦的清洗溶液污染物常規(guī)化學(xué)清洗增強化學(xué)清洗碳酸鈣垢14硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鍶垢24金屬氧化物、金屬氫氧化物15無機膠體污染14無機有機混合膠體污染26聚合硅垢無7生物污染2或36天然有機污染物2或36藥品清洗時pH值的范圍受到清洗液水溫的限制。

17、表5給出了在不同溫度下清洗不同膜元件時的pH值的限定范圍。超出這一范圍可能會造成膜元件不可恢復(fù)的損壞。表5 清洗液pH值和清洗水溫的關(guān)系1膜型號清洗液pH值303545ESNA1 K1、ESNA1-LF、ESNA1-LF2212211.53 10YQS-8040、LFC3-LD ESPA1、ESPA4、SWC6212211.5210ESPA2、ESPA2 MAX212211.5210.8ESPAB、CPA3-LD 、SWC4+、 SWC4B、SWC5 、SWC5-LD、 SWC5 MAX212.5212211.5PROC10、PROC20113112112注意：本表列出的是不同清洗pH范圍對應(yīng)

18、的最高清洗水溫。在極限條件下清洗效果會更好，但可能會縮短膜的使用壽命。美國海德能公司建議在確定有效清洗的前提下，采用相對溫和清洗方式或控制好藥液與膜元件的接觸時間。PH表計必須經(jīng)常校正使其讀數(shù)精確。在清洗過程中，污染物會消耗清洗藥品，pH值會因此發(fā)生變化，藥品的清洗能力會降低。因此要隨時監(jiān)測pH值的變化，及時調(diào)節(jié)pH值。一般測定pH值偏離于設(shè)定pH值0.5以上時，需要添加藥品。3.6 在線化學(xué)清洗3.6.1 化學(xué)清洗設(shè)備在線清洗是膜元件保留在壓力容器中進(jìn)行，如圖3所示。清洗設(shè)備一般包含清洗水箱過濾器、循環(huán)泵、壓力表、溫度計、壓力表、閥門、取樣點以及管線。清洗水箱的容積要保證滿足連接軟管、管路和

19、反滲透壓力容器內(nèi)置換用水水量的要求。圖3 化學(xué)清洗裝置示意圖設(shè)備及工具規(guī)格及注意事項清洗水箱 FRP或聚乙烯；藥劑容易添加的高度，保證添加口的寬度，容易混合； 藥品液的出口盡可能的設(shè)計在清洗槽的底部； 設(shè)有液位計； 清洗液體積刻度。循環(huán)清洗泵 離心泵； SUS316以上材質(zhì)；循環(huán)泵的出口處設(shè)有排氣口，兼用為取樣口； 循環(huán)泵的壓力低于0.4 MPa。保安過濾器除去化學(xué)清洗中產(chǎn)生的5微米以上的粒子。加熱器加熱清洗水溫。流量計測定清洗流量。3.6.2 化學(xué)清洗系統(tǒng)規(guī)格和注意事項表6 化學(xué)清洗系統(tǒng)規(guī)格和注意事項2壓力表 測定RO進(jìn)水壓力； 范圍00.5 MPa。溫度計測定水的溫度。閥門 調(diào)節(jié)沖洗流量；

20、 球閥。取樣設(shè)置在供給水和濃水管路，測定pH值、TDS或電導(dǎo)率。配管 軟管； 聚氯乙稀（PVC）提攜式計量器 pH計； TDS計（或電導(dǎo)儀）秤稱量藥品（粉末狀）。量筒稱量藥品體積（液體藥品）。取樣瓶取樣用。3.6.3 清洗系統(tǒng)用水體積計算反滲透膜元件、保安過濾器以及管路的體積，估算所需清洗液的體積，保證清洗液量。反滲透膜元件清洗時所需清洗液的體積的計算法表示在表7中，表中數(shù)字不包括保安過濾器、管路、和初始20%排放所需清洗液體積。表7 反滲透膜元件所需清洗液的體積膜元件反滲透膜元件膜清洗液計算方法8英寸34 68升 膜元件數(shù)量4英寸9.5 19升 膜元件數(shù)量3.6.4 清洗用水的水質(zhì)清洗用水是

21、用于溶解化學(xué)試劑，因此要求使用反滲透的產(chǎn)水。如果沒有反滲透的產(chǎn)水，所使用的水必須沒有硬度、游離氯和鐵。3.6.5 清洗前的注意事項和準(zhǔn)備工作 使用藥品前，仔細(xì)閱讀從藥品公司處得到的藥品安全表格(MSDS)和藥品所明； 操作時，穿戴安全眼鏡、防護(hù)手套和工作服； 使用前校正pH計； 估算所用清洗液體積； 保證清洗液進(jìn)入系統(tǒng)前，所有的清洗藥品完全溶解和混合； 清洗液的溫度和pH值范圍符合規(guī)定值。3.6.6 清洗方法3一般的化學(xué)清洗步驟如下所示。具體的事項根據(jù)現(xiàn)場的工作條件及清洗的要求確定。 沖洗膜元件。用反滲透產(chǎn)水或離子交換水進(jìn)行幾分鐘沖洗。 配置藥品。保證藥品完全溶解。循環(huán)。用低流量置換膜元件中的

22、水，排放一部分清洗液后，進(jìn)行循環(huán)。循環(huán)流量以表8的范圍為準(zhǔn)。污染嚴(yán)重時，如果選擇大流量循環(huán)，則有可能會產(chǎn)生壓差過高的問題，從而損壞膜元件（單支膜元件最大壓降0.07 MPa）。此時，采用以下方法進(jìn)行操作比較可靠：- 循環(huán)運行開始5分鐘，按設(shè)定流量1/3的量進(jìn)行循環(huán)；- 循環(huán)5 10分鐘間，按設(shè)定流量2/3的循環(huán)流量循環(huán)；- 10分鐘后按流量要求循環(huán)。循環(huán)的時間要根據(jù)具體情況決定。一般以1小時為準(zhǔn)。這期間要隨時檢測pH值是否變化。壓力應(yīng)該盡量保持較低的水平，盡可能的沒有產(chǎn)水出現(xiàn)。同時監(jiān)測壓差是否有變化。表8清洗循環(huán)流量膜元件尺寸單支壓力容器進(jìn)水流量，m3/h8英寸5.5 9.14英寸1.42.3

23、浸泡及再循環(huán)。緩慢關(guān)閉反滲透膜元件入口的閥門，循環(huán)量接近零時，關(guān)閉循環(huán)泵。為了防止液體流出壓力容器，浸泡時可以關(guān)閉相關(guān)的閥門。浸泡的時間根據(jù)污染的程度決定。一般在1 12小時范圍。浸泡后打開相關(guān)閥門再進(jìn)行循環(huán)。沖洗。用反滲透產(chǎn)水或離子交換水沖洗膜元件和清洗裝置中的藥液。這時系統(tǒng)從循環(huán)狀態(tài)替換到排放狀態(tài)。用供給水沖洗膜系統(tǒng)。沖洗的時間大約為20 60分鐘?？梢酝ㄟ^測定排水的pH值和電導(dǎo)率來判斷沖洗是否徹底，pH值和電導(dǎo)率的數(shù)值和進(jìn)水的數(shù)值相近，并不再發(fā)生變化時就可以停止沖洗。試運行。正常啟動系統(tǒng)，初期產(chǎn)水要排放掉，直至產(chǎn)水的水質(zhì)達(dá)到要求為止。為了得到穩(wěn)定的反滲透產(chǎn)水水質(zhì)，恢復(fù)的時間有時要幾小時到

24、幾天時間。尤其采用堿性溶液清洗（高pH值）后，水質(zhì)恢復(fù)需要較長的時間。3.7 離線清洗圖4 離線清洗系統(tǒng)示意圖離線清洗是指從大系統(tǒng)中取出一支膜元件，用特定的清洗裝置進(jìn)行化學(xué)清洗。離線清洗主要有三個優(yōu)點：- 對系統(tǒng)中出現(xiàn)問題的膜元件進(jìn)行有針對性的檢測；- 對大系統(tǒng)進(jìn)行清洗前，檢驗單支膜元件的清洗效果試驗；- 用于小系統(tǒng)清洗，單支膜的清洗方式可以增加清洗的效果。單支膜元件的清洗系統(tǒng)示意圖顯示在圖4中。3.8 系統(tǒng)消毒反滲透和納濾膜元件可采用以下方法進(jìn)行消毒或長期保存： 甲醛：濃度為0.11.0%的甲醛溶液適用于系統(tǒng)消毒或長期保存使用，至少應(yīng)在膜元件使用24小時后才可與甲醛接觸。戊二醛：濃度為0.11.0%的戊二醛溶液適用于系統(tǒng)消毒或長期保存使用，至少應(yīng)在膜元件使用24小時后才可與戊二