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反渗透系统的清洗Ⅰ

正常运行一段时间后,反渗透膜元件会受到给水中可能存在的悬浮物或难溶盐的污染,这些污染中最常见的是碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶沉淀、金属(铁、锰、铜、镍、铝等)氧化物沉淀、硅沉积物、无机或有机沉积混合物、NOM天然有机物质、合成有机物(如:阻垢剂/分散剂,阳离子聚合电解质)、微生物(藻类、霉菌、真菌)等污染。

污垢(fouling )就是指覆盖在膜表面上的各种沉积物,包括水中的结垢物。发生膜表面的污垢将加速系统性能的下降,如减少产水流量,降低脱盐率。污垢的另一个负面现象是进水和浓水间的压差增加。

污染性质和污染速度取决于各种因素,如给水水质和系统回收率。通常污染是进发展的,如不尽早控制,污染将会在相对较短的时间内损坏膜元件。当膜元件确证被污染,或是在长期停机之前,或是作为定期日常维护,建议对膜元件进行清洗。

一、污垢成份、原因与确定方法

1、污垢成份

结垢(例:CaCO3CaSO4BaSO4    细菌和细菌分泌的粘液

有机物的残骸(例:藻类)           胶体(例:粘泥,胶体硅)

金属的氢氧化物                     化学沉积物

2、污垢的原因

2.1 对流沉积

反渗透膜过滤是一个“错流分离”过程,纯水穿过膜孔,而含有各种污染粒子的浓水高速流过膜表面,膜对粒子的吸附叫“对流沉积”,它是反渗透膜污染的主要原因。

2.2 浓差极化

浓差极化会加快膜的污染。因为浓差极化造成邻近膜表面溶质的浓度快速升高,引起边

界层流体阻力增加,导致传质推动力下降,产生污垢沉积。

2.3 截流物阻挡

截流物加快了膜的污染。例如,螺旋卷式膜及平面板式膜的料液流道间有一层塑料隔网,起支撑膜和增大湍流的作用,但同时也造成截流,污染物受隔网阻挡,迅速沉积下来。

3、污垢的确定方法

只有确定膜上污垢的种类和成因,才能选择最合适的清洗剂和清洗配方。要确定膜上污垢的种类,通常有以下几种分析方法:

3.1 分析系统性能数据

3.2 分析进水组成,发生污垢的可能性或许经过分析原水水质报告,就能显而易见的发现

3.3 检查前几次的清洗效果

3.4 分析测定SDI值的微孔滤膜膜面上所截留的污物

3.5 分析保安过滤器滤芯上的沉积物

3.6 检查进水管内表面及膜元件的进出水端面,如为红棕色,则表示可能已发生铁

的污染;泥状或胶状沉积物通常为微生物或有机物污染。

二、反渗透膜的化学清洗

当反渗透膜运行一定时间后,随着污染物在膜表面的沉积,膜性能会出现不同程度地下降,此时需考虑对反渗透膜进行清洗。反渗透膜清洗方法分为物理清洗(例如:低压冲洗、反洗等)、化学清洗、物理-化学清洗,其中化学清洗使用得最为广泛。在化学清洗进行时清洗药剂扩散进入污染物在膜表面形成的沉积层并与污染物发生化学反应。清洗药剂的扩散速度取决于包括清洗液湍流特性在内的不同因素。在水解、溶解和分散等化学反应的作用下污染物被从反渗透膜表面去除

1、反渗透膜清洗的条件。

清洗时机主要依据以下参数的变化来选择;

1.1 在正常给水压力下,产水量较正常值下降10-15%

1.2 为维持正常产水量,经温度校正后给水压力增加10-15%

1.3 产水水质降低10-15%,透盐率增加10-15%

1.4 系统各段之间压差明显增加。

以上标准的基准条件,可考虑取自系统经过最初48h运行时的反渗透膜的性能。需要注意的是,如果进水温度降低,膜元件产水量也会下降,这是正常现象并非反渗透膜的污染所致。预处理失效,压力控制失常或回收率的增加也将会导致产水量的下降或透盐率的增加。当观察到系统出现问题时,此时膜元件可能并不需要清洗,应该首先考虑这类原因。正常的清洗周期是每3-12个月一次。如果1个月内清洗一次以上,需对反渗透预处理系统做进一步调整和改善或者重新设计预处理系统。如果清洗频率是每3个月一次,需对现有设备进行改造。如果膜元件的性能降低至正常值的30-50%时,清洗将不能完全恢复膜元件的性能,此时需考虑更换膜元件。

2、反渗透膜污染物质的分析

针对特定的污染物,只有采取相应的清洗方法,才能达到好的效果,若错误地选择化学清洗药品和方法,可能会使反渗透系统污染加剧。因此在清洗之前需先判定反渗透膜表面的污垢种类。可采用以下几种分析方法:

2.1 分析反渗透系统运行记录;

2.2 分析原水水质;

2.3 检查前几次的清洗效果;

2.4 分析测定SDI值的微孔滤膜面上所截留的污物;

2.5 分析保安过滤器滤芯上的沉积物;

2.6 检查进水管内表面及膜元件的进出水端面,如为红棕色,则表示可能已发生铁的污染;泥状或胶状沉积物通常为微生物或有机物污染。

3、反渗透膜化学清洗药品的选择

选择适宜的化学清洗药品及合理的清洗方案涉及许多因素。为达到最佳的清洗效果,有时会使用一些不同的化学清洗药品进行组合清洗。LD-811清洗剂可用于去除反渗透膜上沉积的无机盐垢,LD-812清洗剂可用于去除有机物和胶体污物。典型的程序是先采用酸性清洗,去除无机污染物,然后再采用碱性清洗,去除有机污染物。在有些情况下,也可先进行碱性清洗,去除油类或有机物,再进行酸性清洗。有些清洗溶液中加入了洗涤剂以帮助去除严重的生物和有机碎片污物。同时也可用其它药品,如在酸性洗液中加入氨水可克服单纯酸性洗液中可能形成难溶性亚铁柠檬酸盐的现象;在碱性洗液中加入EDTA来辅助去除胶体、有机物、微生物及硫酸盐垢。

4PH值、温度和清洗时间对清洗效果的影响

在对反渗透膜进行酸性清洗时适当的维持清洗液的PH值在较低的范围,碱性清洗时适当维持清洗液的PH值在较高的范围,并适当的提高清洗液的温度(一般不低于15)和适当延长清洗时间,均有利于提高清洗效果。但PH值超过一定的范围或清洗液温度过高、清洗时间过长均会对反渗透膜造成不可逆的损伤,因此清洗时需将清洗液的PH值、温度和清洗时间控制在一定的范围(见表1


 
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