反渗透膜的污染及清洗方法.doc

反渗透膜的污染及清洗方法本文介绍了影响复合膜性能的常见污染及其清洗方法，本文适用于 4 英寸、 6 英寸、 8 英寸及 8.5 英寸直径的反渗透膜元件。 注 1 ：在任何情况下不要让带有游离氯的水与复合膜元件接触，如果发生这种接触，将会造成膜元件性能下降，而且再也无法恢复其性能，在管路或设备杀菌之后，应确保送往反渗透膜元件的给水中无游离氯时，应通过化验来确证，应使用亚硫酸氢溶液来中和残余氯，并确保足够的接触时间以保证反应完全。 注 2 ：在清洗溶液中应避免使用阳离子表面活性剂，因为如果使用可能会造成膜元件的不可逆转的污染。 1. 反渗透膜元件的污染物 在正常运行一段时间后，反渗透膜元个会受到在给水中可能存在的悬浮物质或难溶物质的污染，这些污染物中最常见的为碳酸钙垢、硫酸钙垢、金属氧化物垢、硅沉积物及有机或生物沉积物。 污染物的性质及污染速度与给水条件有关，污染是慢慢发展的，如果不早期采取措施，污染将会在相对短的时间内损坏膜元件的性能。 定期检测系统整体性能是确认膜元件发生污染的一个好方法，不同的污染物会对膜元件性能造成不同程度的损害。表 1 列出了常见污染物对膜性能的影响。 2. 污染物的去除 污染物的去除可通过化学清洗和物理冲洗来实现，有时亦可通过改变运行条件来实现，作为一般的原则，当下列情形之一发生时应进行清洗。 2.1 在正常压力下如产品水流量降至正常值的 10 15% 。 2.2 为了维持正常的产品水流量，经温度校正后的给水压力增加了 10 15% 。 2.3 产品水质降低 10 15% 。盐透过率增加 10 15% 。 2.4 使用压力增加 10 15% 2.5 RO 各段间的压差增加明显 ( 也许没有仪表来监测这一迹象 ) 。 3. 常见污染物及其去除方法： 3.1 碳酸钙垢 在阻垢剂添加系统出现故障时或加酸系统出现而导致给水 PH 升高，那么碳酸钙就有可能沉积，出来，应尽早发现碳酸钙垢沉淀的发生，以防止生长的晶体对膜表面产生损伤，如早期发现碳酸钙垢，可以用降低给水 PH 至 3.0 5.0 之间运行 1 2小时的方法去除。对沉淀时间更长的碳酸钙垢，则应采用柠檬酸清洗液进行循环清洗或通宵浸泡。 注：应确保任何清洗液的 PH 不要低于 2.0 ，盃则可能会 RO 膜元件造成损害，特别是在温度较高时更应注意，最高的 PH 不应高于 11.0 。查使用氨水来提高 PH ，使用硫酸或盐酸来降低 PH 值。 3.2 硫酸钙垢 清洗液 2( 参见表面化 ) 是将硫酸钙垢从反渗透膜表面去除掉的最佳方法。 3.3 金属氧化物垢 可以使用上面所述的去除碳酸钙垢的方法，很容易地去除沉积下来的氢氧化物 ( 例如氢氧化铁 ) 。 3.4 硅垢 对于不是与金属化物或有机物共生的硅垢，一般只有通过专门的清洗方法才能将他们去除，有关的详细方法清与海德能公司联系。 3.5 有机沉积物 有机沉积物 ( 例如微生物粘泥或霉斑 ) 可以使用清洗液 3 去除，为了防止再繁殖，可使用经海德能公司认可的杀菌溶液在系统中循环、浸泡，一般需较长时间浸泡才能有效，如反渗透装置停用三天时，最好采用消毒处理，请与海德能公司会商以确定适宜的杀菌剂。 3.6 清洗液 清洗反渗透膜元件时建议采用表 2 所列的清洗液。确定清洗前对污染物进行化学分析十分重要的，对分析结果的详细分析比较，可保证选择最佳的清洗剂及清洗方法，应记录每次清洗时清洗方法及获得的清洗效果，为在特定给水条件下，找出最佳的清洗方法提供依据。 对于无机污染物建议使用清洗液 1 。对于硫酸钙及有机物建议使用清洗液 2 。对于严重有机物污染建议使用清洗液 3 。所有清洗可以在最高温度为华氏 104 度 ( 摄氏 40) 下清洗 60 分钟，所需用品量以每 100 加仑 (379 升 ) 中加入量计，配制清洗液时按比例加入药品及清洗用水，应采用不含游离氯的反渗透产品水来配制溶液并混合均匀。反渗透膜的化学清洗与水冲洗清洗时将清洗溶液以低压大流量在膜的高压侧循环，此时膜元件仍装压力容器内而且需要用专门的清洗装置来完成该工作。 清洗反渗透膜元件的一般步骤： 1. 用泵将干净、无游离氯的反渗透产品水从清洗箱 ( 或相应水源 ) 打入压力容器中并排放几分钟。 2. 用干净的产品水在清洗箱中配制清洗液。 3. 将清洗液在压力容器中循环 1 小时或预先设定的时间，对于 8 英寸或 8.5 英寸压力容器时，流速为 3540 加仑 / 分钟 (133151 升 / 分钟 ) ，对于 6 英寸压力容器流速为 1520 加仑 / 分钟 (5776 升 / 分钟 ) ，对于 4 英寸压力容器流速为 910 加仑 / 分钟 (3438 升 / 分钟 ) 4. 清洗完成以后，排净清洗箱并进行冲洗，然后向清洗箱中充满干净的产品水以备下一步冲洗。 5. 用泵将干净、无游离氯的产品水从清洗箱 ( 或相应水源 ) 打入压力容器中并排放几分钟。 6. 在冲洗反渗透系统后，在产品水排放阀打开状态下运行反渗透系统，直到产品水清洁、无泡沫或无清洗剂 ( 通常需 1530 分钟 ) 。 表1.反渗透膜污染特征及处是方法污染物一般特征处理方法钙类沉积物(碳酸钙及磷酸钙类，一般发生于系统第二段)脱盐率明显下降系统压降增加系统产水量稍降用溶液1清洗系统氧化物(铁、镍、铜等)脱盐率明显下降系统压降明显升高系统产水量明显降低用溶液1清洗系统各种胶体(铁、有机物及硅胶体)脱盐率稍有降低系统压降逐渐上升系统产水量逐渐减少用溶液2清洗系统硫酸钙(一般发生于系统第二段)脱盐率明显下降系统压降稍有或适度增加系统产水量稍有降低用溶液2清洗系统污染严重时用溶液3清洗有机物沉积脱盐率可能降低系统压降逐渐升高系统产水量逐渐降低用溶液2清洗系统污染严重时用溶液3清洗细菌污染脱盐率可能降低系统压降明显增加系统产水量明显降低依据可能的污染种类选择三种溶液中的一种清洗系统说明：必须确认污染原因，并消除污染源，如需助请与海德能公司联系表2.建议使用的常见清洗液清洗液成份配制100加仑(379升)溶液时的加入量pH调节1柠檬酸反渗透产品水(无游离氯)17.0 磅 ( 7.7 kg )100 加仑 ( 379 L )用氨水调节pH至3.02三聚磷酸钠EDTA四钠盐反渗透产品水(无游离氯)17.0 磅 ( 7.7 kg )7 磅 ( 3.18 kg )100 加仑 ( 379 L )用硫酸调节pH至10.03三聚磷酸钠十二烷基苯磺酸钠反渗透产品水(无游离氯)17.0 磅 ( 7.7 kg )2.13 磅 ( 0.97 kg )100 加仑 ( 379 L )用硫酸调节pH至10.0海德能公司技术论文（RO膜的清洗）反渗透系统最终是需要进行清洗的，在你的RO系统表现出污染的倾向、长时间停运之前、或按计划进行常规保养时，建议你清洗RO系统。当出现下列污染特征(标准化后产水量下降1015%，标准化后产水水质下降1015%，或者给水与浓水间的压降增加1015%)时，表明你的RO系统需要清洗了。 由于RO系统出现污垢而需要清洗的频率随地点的不同而不同，一般习惯上可接受的清洗频率是312个月一次。如果每个月你不得不清洗一次以上，你就应该改善RO的预处理系统，调整RO系统的运行参数，如果每13个月需要清洗一次，则需要在提高当前设备的运行水平上做工作，但是否需要改进预处理系统较难判断。 在RO设计中通常会忽视使用RO产品水冲洗系统中的污垢，采用该法可减少RO的清洗次数。在设备停运期间用产品水浸泡RO膜组件有助于溶解垢和松散沉积物，因此降低化学清洗频度。 污垢地点不同所需要清洗掉的污垢物也不同，但往往存在的污染物不止一种，因此使问题复杂化，常见的污染物种类有： 碳酸钙垢 硫酸钙、 硫酸钡、硫酸锶垢 铁、锰、铝等的金属氧化物 二氧化硅 胶体沉积物(无机或无机/有机混合物) 自然或合成有机物生物质(生物污泥、霉菌或真菌) 有许多因素与选择合适的清洗化学药品和正确的清洗方法有关。在你头一次进行清洗时，建议与设备制造商、RO膜组件制造商、RO系统专用药品供应商联系。一旦辨明污染种类后，建议采用一种或多种清洗药品。这些药品可能是常规的，可以从许多供应商那里买到，也可能是专用清洗液，这种专用清洗液可能更贵一些，但是使用时会更简便，并且这些公司还具有提供技术支持优点。还有一些公司可能提供更有价值的服务；他们把从你的系统中取出的膜组件带回进行试验，从而选择正确的清洗药品和方法。 通常需按特定的次序使用各种不同的清洗药品进行清洗，以获得最佳的清洗效果。比如首先使用低pH值的清洗除去水垢一类的物质，然后使用一种高pH值的清洗液除去有机物。但是有时也会首先使用高pH值的清洗液除去油类污垢，然后再使用一种低pH值的清洗液。有一些清洗液中还添加有洗涤剂，这将有助于清除污染严重的生物和有机杂质。其它的清洗添加有象EDTA之类的螯合剂，这些螯合剂有助于清除胶体、有机物、生物杂质和硫酸盐垢。必须记住的是选用不正确的清洗药品或清洗步骤不正确时可能会使污堵更严重。 在选择清洗药品和使用复合聚酰胺膜时有一些注意事项： 遵守制造商建议的药品选择清单、剂量、pH值、温度和接触时间。 使用侵蚀性最小的药品完成清洗工作。这些做会延长膜的使用寿命。 在调节pH值时，一定要审慎以延长膜的使用寿命。药品侵蚀性较小的pH值范围是410，允许的最大pH值范围是212。 酸和碱不要混合。在加入下一种溶液之前，彻底冲洗系统以排尽上一次的清洗液。 用高pH值的产水冲洗出洗涤剂。 确认遵守正确的清洗液处理要求。 如果系统发生了微生物污染，应该在清洗成功之后再加入杀菌剂。杀菌剂可在清洗后立即加入，或定期地(比如一星期一次)或在运行期间连续地加入系统中，但是你必须确保杀菌剂和膜是相容的、不会影响健康、能有效地控制生物活性，并且费用不会太高。 只有设计好了的清洗系统才能保证清洗的成功，通常并不是使用固定管路来与反渗透本体连接，而是使用临时软管做为接管路。在清洗多段RO时建议每次只清洗一段以提高横向清洗流速。用于配制清洗液和冲洗系统的水源应是RO产品水、去离子水或者至少是软水，系统中的所有部件应该是耐腐蚀的。清洗系统的主要部件有： RO清洗箱：清洗箱的大小要求能容纳从软管、管道和压力容器中排出的水；该清洗箱应设计成能100%排空；容易添加和混合清洗药品；在RO清洗泵出口设计有再循环管，有透气孔，溢流管和一根位于底部附近的回流管，从而可保证在使用表面活性剂时不易生成泡沫。 RO清洗泵：在设计清洗泵时应考虑可提供适当的横向流速以利于将膜清洗干净。对8英寸膜元件来说，清洗液速度应控制在30至40gpm；对于4英寸膜元件来说，流速应控制在8至10gpm。在清洗过程中，建议最大压力为60psi，以使清洗时产水量最小，并减少污染物再次沉积到膜的表面的可能性。 RO清洗用保安过滤器：通常采用孔径为5至10微米的过滤器以除去清洗出来的污垢。 RO清洗箱加热或冷却器：清洗的最佳温度是35至45应注意在再循环期间RO清洗泵会产生热量。 RO清洗箱混合器：尽管一些设计者设计时考虑仅仅通过使用RO清洗泵循环回流并缓慢加入药品方法来配制药液，但我们还是建议使用混合器以使药液配制更加均匀。 仪器仪表：清洗系统仪器仪表应包括流量表、温度表、压力表和清洗箱液位表。 取样点：应在RO清洗泵出口和浓水侧循环回流管上加装取样阀从而可测得PH值和TDS值。 产水侧回流管：在清洗过程中，可能会有少量的清洗液透过膜元件，因此建议在产水侧安装一根回流管。RO清洗步骤可能会根据情况的不同而变化。每段清洗所需的时间为4至8小时，基本的清洗步骤是： 用给水或产品水进行低压冲洗，以除去设备运行时的浓水和污染物。 按制造商的说明配制清洗液。 将清洗液加入到第一段中并保持60分钟，此时你可能需要调节流量以使流量缓慢增加，防止情除出来的污染物将给水通道堵塞。在将清洗液回流到RO清洗箱之前应排放掉从系统中顶出的水和刚开始的20%的清洗液。当PH值变化超过0.5单位时，重新调到目标值。 可选择浸泡和再循环步骤。浸泡时间为1小时至一夜，视制造商的建议而定。但是应该注意保持正确的温度和PH值，而且这也会增加膜与清洗药品的接触时间。 用产品水进行低压冲洗，以除去在清洗系统和反渗透系统中