反滲透膜元件的重度污染及離線清洗

1、反滲透膜元件的重度污染及離線清洗隨著反滲透脫鹽工藝的廣泛應(yīng)用，反滲透膜的污染因其與處理工藝、預(yù)處理效果以及各地水源水質(zhì)的不同，會(huì)產(chǎn)生各種各樣的污染。反滲透膜污染到一定程度，就必須進(jìn)行清洗。而反滲透膜在遭受重度污染的情況下，在線清洗已經(jīng)不能夠滿足膜元件性能恢復(fù)的需要，離線清洗就成為解決這一問(wèn)題的唯一辦法。本文主要介紹了反滲透膜重度污染的原因、特征以及離線清洗操作方法、清洗配方的選擇和清洗實(shí)例，以供同行參閱。反滲透系統(tǒng)因其先進(jìn)的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)特性，已形成國(guó)內(nèi)各行業(yè)龐大的用戶群，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)反滲透水處理用戶已超過(guò)數(shù)千家。反滲透膜元件作為深層的過(guò)濾手段，其表面不可避免的會(huì)殘留有膠體、微生物、雜質(zhì)

2、顆粒及難溶鹽類在其表面的析出，因此，在多種領(lǐng)域使用的反滲透裝置，一旦投入使用，最終都需要清洗，只是清洗周期的長(zhǎng)短不同而已。然而，在線清洗作為一種反滲透系統(tǒng)清洗保養(yǎng)、沖擊性殺菌以及定期保護(hù)的手段，在面臨反滲透膜元件重度污染時(shí)就顯得無(wú)能為力，這個(gè)時(shí)候就需要對(duì)反滲透膜元件進(jìn)行離線清洗。1 反滲透膜元件重度污染的原因、特征雖然反滲透系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中都會(huì)有一定程度的富裕量，以保證在緊急時(shí)刻不至于因?yàn)榉礉B透系統(tǒng)的產(chǎn)水量或脫鹽率下降、反滲透系統(tǒng)壓差升高而使得供水不足而對(duì)安全生產(chǎn)造成威脅，但實(shí)際上也正是由于這些富裕量的存在才使得有時(shí)候隱藏的故障不能夠及時(shí)的表現(xiàn)出來(lái)，這樣最終可能就演變?yōu)榉礉B透膜元件的重度污染。11

3、 反滲透膜元件重度污染的概念指反滲透系統(tǒng)進(jìn)水中所含的懸浮物、膠體、有機(jī)物、微生物及其它顆粒對(duì)RO膜產(chǎn)生的表面附著、沉積污染或者水中的化學(xué)離子成分在膜表面因濃差極化等因素導(dǎo)致的離子積大于溶度積后的化學(xué)垢類生成等現(xiàn)象。重度污染則指污染后的單段壓差大于系統(tǒng)投運(yùn)初期單段壓差值的2kgf/cm2以上、反滲透系統(tǒng)產(chǎn)水量較額定產(chǎn)水量下降30%以上、進(jìn)水壓力超過(guò)正常壓力3kgf/cm2以上或者單支反滲透膜元件重量超過(guò)正常數(shù)值3公斤以上的情況。重度污染往往是重度物理污染和重度化學(xué)污染的疊加，某些情況下，二者同時(shí)伴生。12 反滲透膜元件重度污染的原因及特征由于各地水源水質(zhì)不同，所采用的與處理方式也不盡相同，所以R

4、O膜元件的原因也不盡相同，常見(jiàn)的污染原因及特征有以下幾種：121 水處理工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)及制造缺陷 （1）對(duì)于反滲透預(yù)處理過(guò)濾器來(lái)講，源水為井水的情況下，設(shè)備濾速大于8.5m/h，而地表水設(shè)計(jì)中設(shè)備濾速大于8m/h，導(dǎo)致反滲透進(jìn)水SDI超標(biāo)；（2）源水中含有膠體、懸浮物等雜質(zhì)，而在設(shè)計(jì)中沒(méi)有去除措施；（3）源水中COD>3而沒(méi)有去除措施；（4）反滲透膜元件設(shè)計(jì)通量超標(biāo)的反滲透裝置二段結(jié)垢及壓差升高快,產(chǎn)水量衰減及脫鹽率下降快.以上（1）、（2）、（3）設(shè)計(jì)缺陷可能導(dǎo)致反滲透系統(tǒng)一段壓差增加；（3）還有可能導(dǎo)致二段壓差增加，以上所有設(shè)計(jì)缺陷都有可能導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)水量降低。122 反滲透添加

5、劑及其它耗材選用不當(dāng)（1）反滲透阻垢劑類型或加藥量選用不當(dāng)，如：反滲透阻垢劑類型與源水不相兼容，譬如源水中含有鋁離子、鐵離子或者預(yù)處理加藥中使用了鐵、鋁等絮凝劑，盡量選擇有機(jī)磷系的反滲透阻垢劑，盡量避免采用聚羧酸型；反滲透阻垢劑的加藥量一般在24ppm之間（按進(jìn)水量計(jì)算），最多不能超過(guò)6ppm等，阻垢劑類型與加藥量的選擇不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)水量迅速下降，系統(tǒng)壓差明顯增加；(2)反滲透保安過(guò)濾器濾芯在選擇過(guò)程中要確保質(zhì)量可靠，號(hào)稱5微米而實(shí)際精度達(dá)不到的濾芯對(duì)反滲透膜元件的安全運(yùn)行時(shí)非常不利的；（3）反滲透預(yù)處理系統(tǒng)中的絮凝劑及助凝劑的選擇不當(dāng)會(huì)造成膜元件的嚴(yán)重污染，而殺菌劑的選擇不當(dāng)則使得反滲透系

6、統(tǒng)脫鹽率的嚴(yán)重?fù)p傷；1.2.3 水處理運(yùn)行條件的突變導(dǎo)致的系統(tǒng)異常一般情況下是由于氣候變化導(dǎo)致源水中懸浮物含量增加，或者源水類型的轉(zhuǎn)變（如：由地下水更改為自來(lái)水導(dǎo)致反滲透進(jìn)水中余氯含量的增加）時(shí)的反滲透裝置運(yùn)行狀況惡化，形成重度污染。124 系統(tǒng)運(yùn)行操作管理問(wèn)題（1）不按操作規(guī)程操作；（2） 設(shè)備狀態(tài)參數(shù)調(diào)整不及時(shí)；（3） 運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整不當(dāng)；（4） 添加藥劑的計(jì)量未作優(yōu)化；（5） 系統(tǒng)達(dá)到清洗條件時(shí)不及時(shí)清洗系統(tǒng)；（6） 系統(tǒng)表計(jì)不按時(shí)調(diào)校；（7） 缺乏運(yùn)行管理總結(jié)。125 水處理系統(tǒng)供水緊張 除了以上情況，在相當(dāng)多的企業(yè)，由于水處理系統(tǒng)供水緊張，使得反滲透裝置即使出現(xiàn)了運(yùn)行參數(shù)的惡化，系統(tǒng)

7、遭受污染，但因供水緊張的原因而不能進(jìn)行及時(shí)的清洗，結(jié)果導(dǎo)致系統(tǒng)污染逐步嚴(yán)重，形成重度污染。2 重度污染RO膜的離線清洗要求 當(dāng)下列情況發(fā)生時(shí)，需要對(duì)重度污染RO膜元件進(jìn)行離線清洗：（1）反滲透膜元件污染符合“重度污染”標(biāo)準(zhǔn)；（2）反滲透系統(tǒng)通過(guò)在線清洗不能夠達(dá)到系統(tǒng)額定標(biāo)準(zhǔn)的；（3）水處理系統(tǒng)由于供水緊張而不能夠進(jìn)行在線清洗或沒(méi)有在線清洗設(shè)備的；（4）反滲透污染類型較為復(fù)雜，通過(guò)在線清洗容易引起交叉污染的；（反滲透系統(tǒng)前段污染物可能會(huì)通過(guò)在線清洗被帶入系統(tǒng)后段，而使后段膜元件遭受污染的稱為交叉污染）3 反滲透膜元件的離線清洗方式及步驟31 首先用性能優(yōu)良的備用膜元件替換反滲透系統(tǒng)上的待清洗膜元

8、件，以保證反滲透系統(tǒng)不停止運(yùn)行，保證整個(gè)生產(chǎn)工藝的持續(xù)穩(wěn)定。32 反滲透膜元件性能測(cè)試： 對(duì)每一支膜元件單獨(dú)測(cè)試其各項(xiàng)性能指標(biāo)，包括：脫鹽率、產(chǎn)水量、壓差、重量等，并作好測(cè)試前記錄 脫鹽率、產(chǎn)水量和壓差測(cè)試條件：符合不同類型膜廠商提供的標(biāo)準(zhǔn)。33 系統(tǒng)清洗前了解系統(tǒng)目前運(yùn)行狀況；34 采集運(yùn)行反滲透系統(tǒng)的各參數(shù)指標(biāo)，作好原始記錄；35 根據(jù)用戶原水全分析報(bào)告、性能測(cè)試結(jié)果及所了解的系統(tǒng)信息判斷清洗流程；36 污染物的鑒定。首先根據(jù)3.5的分析結(jié)果初步判定，再通過(guò)特殊的設(shè)備、器具作進(jìn)一步的驗(yàn)證，以確定具體污染物類型。37 根據(jù)3.5、3.6的分析結(jié)果，確定所需清洗配方。當(dāng)RO膜上的污染物確定后，

9、我們可以選擇膜制造商提供的系列配方，選擇較為合適的一種或兩種配方；或者選擇特殊配方（當(dāng)RO膜被特殊的污染物污染時(shí)，采用普通的配方效果欠佳，或者從經(jīng)濟(jì)性角度比較時(shí)，特殊配方較為經(jīng)濟(jì)）。目前，國(guó)內(nèi)外有許多反滲透膜元件清洗的專用藥劑，如開(kāi)元恒業(yè)的KY系列清洗藥劑和殺菌劑，根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)，使用效果良好，且同傳統(tǒng)藥劑比較，經(jīng)濟(jì)性也不錯(cuò)。38 在反滲透專用清洗設(shè)備上用以上清洗劑結(jié)合物理處理清洗手段進(jìn)行試驗(yàn)性清洗，以選擇恰當(dāng)?shù)那逑磁浞胶颓逑闯绦颍?9 確定清洗方法，對(duì)以上所有膜元件進(jìn)行處理；310 對(duì)清洗后的膜元件進(jìn)入測(cè)試平臺(tái)進(jìn)行測(cè)試并作記錄，不符合要求的將重新送入清洗設(shè)備進(jìn)行處理；311 整理清洗數(shù)據(jù)資料

10、，寫(xiě)出清洗總結(jié)報(bào)告4 離線清洗實(shí)例 登封某電廠水處理兩套反滲透裝置（BW30-400膜元件）最初設(shè)計(jì)能力為2×45噸/小時(shí)，采用一級(jí)兩段處理，6：3排列，該系統(tǒng)從2004年2月投運(yùn)，最初的系統(tǒng)進(jìn)口壓力為11.6kgf/cm2,系統(tǒng)產(chǎn)水量為45噸/小時(shí)。后因結(jié)垢問(wèn)題，進(jìn)行了第一次在線清洗，由于清洗強(qiáng)度及清洗劑選擇失當(dāng)，脫鹽率下降了1個(gè)百分點(diǎn)；后產(chǎn)水量再次下降后，再次進(jìn)行在線清洗已沒(méi)有效果。41 清洗前的運(yùn)行參數(shù)清洗前運(yùn)行參數(shù)見(jiàn)表1表1 清洗前的運(yùn)行參數(shù)項(xiàng)目 進(jìn)水壓力/MPa 產(chǎn)水量/m3/h 脫鹽率/% 濃水量/ m3/h#1反滲透 1.48 33 97.1 15#2反滲透 1.45

11、26 972 15注：2004年8月份監(jiān)測(cè)表2 清洗后的運(yùn)行參數(shù)項(xiàng)目 進(jìn)水壓力/MPa 產(chǎn)水量/m3/h 脫鹽率/% 濃水量/ m3/h#1反滲透 1.16 45 97.6 15#2反滲透 1.07 45 972 1542 以上兩套系統(tǒng)離線清洗過(guò)程鑒于在線清洗對(duì)于恢復(fù)系統(tǒng)產(chǎn)水量已經(jīng)沒(méi)有效果，且當(dāng)時(shí)鍋爐系統(tǒng)正在進(jìn)行吹管，供水量很大。考慮以上因素，最終選擇了離線清洗方式，由備用膜元件替代現(xiàn)有系統(tǒng)中的膜元件，不僅解決了燃眉之急，同時(shí)也給被污染反滲透膜的清洗爭(zhēng)取了時(shí)間。根據(jù)對(duì)系統(tǒng)工藝流程的分析和膜元件污染情況的觀察，初步確定了可能是由保安過(guò)濾器濾芯纖維絲的脫落進(jìn)入了膜元件內(nèi)部、循環(huán)水或反滲透進(jìn)口所加鹽

12、酸中的帶電粒子對(duì)反滲透膜的產(chǎn)水量造成了損失，同時(shí)系統(tǒng)進(jìn)口其它有機(jī)膠體雜質(zhì)、顆粒雜質(zhì)等對(duì)膜元件的污染同樣不可小視。最終在試驗(yàn)了傳統(tǒng)藥劑后沒(méi)有效果的情況下，采用了由鄭州開(kāi)元恒業(yè)研制的KY-430產(chǎn)品并結(jié)合物理的方法對(duì)所有膜元件進(jìn)行了反復(fù)清洗、測(cè)試后，發(fā)現(xiàn)效果良好，基本所有膜元件的測(cè)試參數(shù)都接近了新膜的水平。同樣膜元件再安裝到系統(tǒng)上之后的效果同樣令人滿意，清洗后的運(yùn)行參數(shù)見(jiàn)表2。5 清洗效果評(píng)定51 系統(tǒng)評(píng)定（聚合硅沉積物除外）Q'0.98×QT'（100-n）×TPP1+(0.020.03)×n式中Q'為清洗后系統(tǒng)的產(chǎn)水量，Q為系統(tǒng)剛投運(yùn)時(shí)的系統(tǒng)產(chǎn)水量；T'為清洗后系統(tǒng)的脫鹽率，T為系統(tǒng)清洗前的系統(tǒng)脫鹽率；P為清洗后系統(tǒng)的進(jìn)水壓力（單位是BAR），P1系統(tǒng)剛投運(yùn)時(shí)的系統(tǒng)進(jìn)口壓力；n為運(yùn)行年數(shù)。52 單支膜元件評(píng)定Q'0.99×QT'（100-n）×TP15PSI 式中Q'為清洗后單支膜元件測(cè)試的產(chǎn)水量，Q為新膜標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)水量；T'為清洗后單支膜元件測(cè)試的脫鹽率，T為清洗前單支膜元件的脫鹽率；P為清洗后單支膜元件的壓差。6 結(jié)束語(yǔ)在反滲透的污染控制中，最根本的措施在于以反滲透為核心的水處理系統(tǒng)的