反滲透技術(shù)問答 |
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反滲透膜元件的污染與清洗 反滲透膜元件在正常運(yùn)行一段時(shí)間后，會受到給水中可能存在的懸浮物或難溶鹽的污染，這些污染中***常見的是碳酸鈣沉淀、硫酸鈣沉淀、金屬(鐵、錳、銅、鎳、鋁等)氧化物沉淀、硅沉積物、無機(jī)或有機(jī)沉積混合物、NOM天然有機(jī)物質(zhì)、合成有機(jī)物(如：阻垢劑/分散劑，陽離子聚合電解質(zhì))、微生物 (藻類、霉菌、真菌)等污染。
污染性質(zhì)和污染速度取決于各種因素，如給水水質(zhì)和系統(tǒng)回收率。通常污染是漸進(jìn)發(fā)展的，如不盡早控制，污染將會在相對較短的時(shí)間內(nèi)損壞膜元件。當(dāng)膜元件確證已被污染，或是在長期停機(jī)之前，或是作為定期日常維護(hù)，建議對膜元件進(jìn)行清洗。 當(dāng)反滲透系統(tǒng)（或裝置）出現(xiàn)以下癥狀時(shí)，需要進(jìn)行化學(xué)清洗或物理沖洗： 在正常給水壓力下，產(chǎn)水量較正常值下降10～15%； 為維持正常的產(chǎn)水量，經(jīng)溫度校正后的給水壓力增加10～15%； 產(chǎn)水水質(zhì)降低10～15%，透鹽率增加10～15%；給水壓力增加10～15%；系統(tǒng)各段之間壓差明顯增加。 保持穩(wěn)定的運(yùn)行參數(shù)主要是指產(chǎn)水流量、產(chǎn)水背壓、回收率、溫度及TDS。如果這些運(yùn)行參數(shù)起伏不定，建議檢查是否有污染發(fā)生，或者在關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)有變化的前提下反滲透的實(shí)際運(yùn)行是否正常。 定時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)整體性能是確認(rèn)膜元件是否已發(fā)生污染的基本方法。污染對膜元件的影響是漸進(jìn)的，并且影響的程度取決于污染的性質(zhì)。表1“反滲透膜污染***征及處理方法”列出了常見的污染現(xiàn)象和相應(yīng)處理方法。 已受污染的反滲透膜的清洗周期根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況而定。正常的清洗周期是每3-12個(gè)月一次。 當(dāng)膜元件僅僅是發(fā)生了輕度污染時(shí)，重要的是清洗膜元件。重度污染會因阻礙化學(xué)藥劑深入滲透至污染層，影響清洗效果。 清洗何種污染物以及如何清洗要根據(jù)現(xiàn)場污染情況而進(jìn)行。對于幾種污染同時(shí)存在的復(fù)雜情況，清洗方法是采用低pH和高pH的清洗液交替清洗（應(yīng)先低pH后高pH值清洗） 表1 反滲透膜污染***征及處理方法 污染情況分析 碳酸鈣垢： 碳酸鈣垢是一種礦物結(jié)垢。當(dāng)阻垢劑/分散劑添加系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，或是加酸pH調(diào)節(jié)系統(tǒng)出故障而引起給水pH增高時(shí)，碳酸鈣垢有可能沉積出來。盡早地檢測碳酸鈣垢，對于防止膜層表面沉積的晶體損傷膜元件是極為必要的。早期檢測出的碳酸鈣垢可由降低給水的pH值至3~5，運(yùn)行1~2小時(shí)的方法去除。對于沉積時(shí)間長的碳酸鈣垢，可用低pH值的檸檬酸溶液清洗去除。 硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鍶垢： 硫酸鹽垢是比碳酸鈣垢硬很多的礦物質(zhì)垢，且不易去除。硫酸鹽垢可在阻垢劑/分散劑添加系統(tǒng)出現(xiàn)故障或加硫酸調(diào)節(jié)pH時(shí)沉積出來。盡早地檢測硫酸鹽垢對于防止膜層表面沉積的晶體損傷膜元件是極為必要的。硫酸鋇和硫酸鍶垢較難去除，因?yàn)樗鼈儙缀踉谒械那逑慈芤褐须y以溶解，所以，應(yīng)加以***別的注意以防止此類結(jié)垢的生成。 金屬氧化物/氫氧化物污染： 典型的金屬氧化物和金屬氫氧化物污染為鐵、鋅、錳、銅、鋁等。這種垢的形成導(dǎo)因可能是裝置管路、容器(罐/槽)的腐蝕產(chǎn)物，或是空氣中氧化的金屬離子、氯、臭氧、鉀、高錳酸鹽，或是由在預(yù)處理過濾系統(tǒng)中使用鐵或鋁助凝劑所致。 聚合硅垢： 硅凝膠層垢由溶解性硅的過飽和態(tài)及聚合物所致，且非常難以去除。需要注意的是，這種硅的污染不同于硅膠體物的污染。硅膠體物污染可能是由與金屬氫氧化物締合或是與有機(jī)物締合而造成的。硅垢的去除很艱難，可采用傳統(tǒng)的化學(xué)清洗方法。如果傳統(tǒng)的方法不能解決這種垢的去除問題，請與海德能公司技術(shù)部門聯(lián)系�，F(xiàn)有的化學(xué)清洗藥劑，如氟化氫銨，已在一些項(xiàng)目上得到了成功的使用，但使用時(shí)須考慮此方法的操作危害和對設(shè)備的損壞，加以防護(hù)措施。 膠體污染： 膠體是懸浮在水中的無機(jī)物或是有機(jī)與無機(jī)混合物的顆粒，它不會由于自身重力而沉淀。膠體物通常含有以下一個(gè)或多個(gè)主要組份，如：鐵、鋁、硅、硫或有機(jī)物。 非溶性的天然有機(jī)物污染(NOM)： 非溶性天然有機(jī)物污染(NOM——Natural Organic Matter)通常是由地表水或深井水中的營養(yǎng)物的分解而導(dǎo)致的。有機(jī)污染的化學(xué)機(jī)理很復(fù)雜，主要的有機(jī)組份或是腐植酸，或是灰黃霉酸。非溶性NOM被吸附到膜表面可造成RO膜元件的快速污染，一旦吸收作用產(chǎn)生，漸漸地結(jié)成凝膠或塊狀的污染過程就會開始。 微生物沉積： 有機(jī)沉積物是由細(xì)菌粘泥、真菌、霉菌等生成的，這種污染物較難去除，尤其是在給水通路被完全堵塞的情況下。給水通路堵塞會使清潔的進(jìn)水難以充分均勻的進(jìn)入膜元件內(nèi)。為抑制這種沉積物的進(jìn)一步生長，重要的是不僅要清潔和維護(hù)RO系統(tǒng)，同時(shí)還要清潔預(yù)處理、管道及端頭等。對膜元件采用氧化性殺菌時(shí)，請與宜興市富華水處理設(shè)備有限公司技術(shù)支持部門聯(lián)系，使用認(rèn)可的殺菌劑。 清洗液的選擇和使用 選擇適宜的化學(xué)清洗藥劑及合理的清洗方案涉及許多因素。***先要與設(shè)備制造商、RO膜元件廠商或RO***用化學(xué)藥劑及服務(wù)人員取得聯(lián)系。確定主要的污染物，選擇合適的化學(xué)清洗藥劑。有時(shí)針對某種***殊的污染物或污染狀況，要使用RO藥劑制造商的專用化學(xué)清洗藥劑，并且在應(yīng)用時(shí)，要遵循藥劑供應(yīng)商提供的產(chǎn)品性能及使用說明。有的時(shí)候可針對具體情況，從反滲透裝置取出已發(fā)生污染的單支膜元件進(jìn)行測試和清洗試驗(yàn)，以確定合適的化學(xué)藥劑和清洗方案。 為達(dá)到***佳的清洗效果，有時(shí)會使用一些不同的化學(xué)清洗藥劑進(jìn)行組合清洗。 典型地程序是先在低pH值范圍的情況下進(jìn)行清洗，去除礦物質(zhì)垢污染物，然后再進(jìn)行高pH值清洗，去除有機(jī)物。有些清洗溶液中加入了洗滌劑以幫助去除嚴(yán)重的生物和有機(jī)碎片垢物，同時(shí)，可用其它藥劑如EDTA螯合物來輔助去除膠體、有機(jī)物、微生物及硫酸鹽垢。 需要慎重考慮的是如果選擇了不適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)清洗方法和藥劑，污染情況會更加惡化。 化學(xué)清洗藥劑的選擇及準(zhǔn)則 選用的專用化學(xué)藥劑，***先要確保其已由化學(xué)供應(yīng)商認(rèn)定并符合用于海德能公司膜元件的要求。藥劑供應(yīng)商的指導(dǎo)/建議不應(yīng)與海德能公司此技術(shù)服務(wù)公告中推薦的清洗參數(shù)和限定的化學(xué)藥劑種類相沖突； 如果正在使用指定的化學(xué)藥劑，要確認(rèn)其已在此海德能公司技術(shù)服務(wù)公告中列出，并符合海德能公司膜元件的要求（咨詢安峰公司）； 采用組合式方法完成清洗工作，包括適宜的清洗pH、溫度及接觸時(shí)間等參數(shù)，這將會有利于增強(qiáng)清洗效果； 在推薦的***佳溫度下進(jìn)行清洗，以求達(dá)到***好的清洗效率和延長膜元件壽命的效果；以***少的化學(xué)藥劑接觸次數(shù)進(jìn)行清洗，對延續(xù)膜壽命有益 典型地、***有效的清洗方法是從低pH至高pH溶液進(jìn)行清洗。對油污染膜元件的清洗不能從低pH值開始，因?yàn)橛驮诘蚿H時(shí)會固化； 清洗和沖洗流向應(yīng)保持相同的方向； 當(dāng)清洗多段反滲透裝置時(shí)，***有效的清洗方法分段清洗，這樣可控制***佳清洗流速和清洗液濃度，避免前段的污染物進(jìn)入下游膜元件；用較高pH產(chǎn)品水沖洗洗滌劑可減少泡沫的產(chǎn)生； 如果系統(tǒng)已發(fā)生生物污染，就要考慮在清洗之后，加入一個(gè)殺菌劑化學(xué)清洗步驟。殺菌劑必須可在清洗后立即進(jìn)行，也可在運(yùn)行期間定期進(jìn)行(如一星期一次)連續(xù)加入一定的劑量。必須確認(rèn)所使用的殺菌劑與膜元件相容，不會帶來任何對人的健康有害的風(fēng)險(xiǎn)，并能有效地控制生物活性，且成本低； 為保證安全，溶解化學(xué)藥品時(shí)，切記要慢慢地將化學(xué)藥劑加入充足的水中并同時(shí)進(jìn)行攪拌； 從安全方面考慮，不能將酸與苛性(腐蝕性)物質(zhì)混合。在要使用下一種溶液之前，從RO系統(tǒng)中徹底沖洗干凈滯留的前一種化學(xué)清洗溶液。 表2-常規(guī)清洗液配方提供的清洗溶液是將一定重量(或體積)的化學(xué)藥品加入到100加侖(379升)的潔凈水中(RO產(chǎn)品水或不含游離氯的水)。溶液是按所用化學(xué)藥品和水量的比例配制的。溶劑是RO產(chǎn)品水或去離子水，無游離氯和硬度。清洗液進(jìn)入膜元件之前，要求徹底混和均勻，并按照目標(biāo)值調(diào)pH值且胺目標(biāo)溫度值穩(wěn)定溫度。常規(guī)的清洗方法基于化學(xué)清洗溶液循環(huán)清洗一小時(shí)和一種任選的化學(xué)藥劑浸泡一小時(shí)的操作而設(shè)定的。 [溶液1] 2.0%(W)檸檬酸(C6H8O7)的低pH(pH值為3~4)清洗液。以于去除無機(jī)鹽垢(如碳酸鈣垢、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(jī)膠體十分有效。 [溶液2] 0.5%(W)鹽酸低pH清洗液(pH為2.5)，主要用于去除無機(jī)物垢(如碳酸鈣垢、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(jī)膠體。這種清洗液比溶液1要強(qiáng)烈些，因?yàn)辂}酸(HCl)是強(qiáng)酸。鹽酸的下述濃度值是有效的：(18°波美=27.9%，20°波美=31.4%，22°波美=36.0%)。 [溶液3] 0.1%(W)氫氧化鈉高pH清洗液(pH為11.5)。用于去除聚合硅垢。這一洗液是一種較為強(qiáng)烈的堿性清洗液。 RO膜元件可置于壓力容器中，在高流速的情況下，用循環(huán)的清潔水(RO產(chǎn)品水或不含游離氯的潔凈水)流過膜元件的方式進(jìn)行清洗。RO的清洗程序完全取決于具體情況，必要時(shí)更換用于循環(huán)的清潔水。 RO膜元件的常規(guī)清洗程序如下：
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