反滲透系統(tǒng)的污染物分析與清洗

反滲透系統(tǒng)的污染物分析與清洗

0預(yù)處理系統(tǒng)不完善反滲透膜分離技術(shù)是一種新型的高效分離和凈化技術(shù)，其特點(diǎn)是裝置現(xiàn)代化、占地面積小、運(yùn)營(yíng)成本低、產(chǎn)水水質(zhì)好等。廣泛應(yīng)用于純水、海水淡化和廢水處理等行業(yè)。因?yàn)榉礉B透對(duì)進(jìn)水水質(zhì)要求較高，電力行業(yè)用于純水制備通常要求淤泥密度指數(shù)SDI<3，所以反滲透系統(tǒng)之前通常會(huì)設(shè)置預(yù)處理系統(tǒng)。然而，由于預(yù)處理系統(tǒng)不完善或運(yùn)行不正常、進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)、反滲透沖洗不及時(shí)等原因，膜元件常發(fā)生不同程度的污染，引起進(jìn)出口壓差增大、產(chǎn)水量減小、脫鹽率下降等問(wèn)題，影響后續(xù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此，對(duì)反滲透系統(tǒng)中產(chǎn)生的污染物進(jìn)行準(zhǔn)確的分析、膜組件定期和有效的清洗，應(yīng)得到更加廣泛的重視。1反滲透膜污染處理膜污染是指進(jìn)水中的顆粒、有機(jī)物、微生物、因濃縮析出的無(wú)機(jī)鹽等污染物在膜表面附著與沉積，導(dǎo)致膜通量的下降的過(guò)程。常見(jiàn)的反滲透膜污染物包括膠體顆粒、無(wú)機(jī)鹽結(jié)垢、有機(jī)物、微生物等。大部分的膠體污染物都被預(yù)處理設(shè)備去除，但仍有部分顆粒透過(guò)超濾，并在反滲透膜中形成膠體顆粒，引起反滲透膜的污堵。無(wú)機(jī)鹽結(jié)垢也是反滲透膜常見(jiàn)的污染方式，由于反滲透是通過(guò)將原水的無(wú)機(jī)鹽不斷濃縮實(shí)現(xiàn)水的去離子，若因進(jìn)水電導(dǎo)率過(guò)高、阻垢劑投加不當(dāng)、系統(tǒng)回收率過(guò)高等原因引起水中朗格利爾指數(shù)LSI>0，則無(wú)機(jī)鹽會(huì)在膜上沉淀出來(lái)。預(yù)處理工藝一般對(duì)有機(jī)污染物的去除效果相對(duì)較差，有機(jī)物常進(jìn)入反滲透系統(tǒng)形成污染，甚至有由于預(yù)處理過(guò)程中作為絮凝劑的聚丙烯酰胺投加過(guò)量而導(dǎo)致反滲透膜污染的案例。此外，若預(yù)處理過(guò)程中非氧化性、氧化性殺菌劑投加不及時(shí)，微生物進(jìn)入反滲透系統(tǒng)，當(dāng)環(huán)境適宜時(shí)就可以利用水中可降解的有機(jī)物進(jìn)行繁殖，對(duì)反滲透膜造成污堵。常見(jiàn)的反滲透膜組件的清洗方法分為酸洗和堿洗，酸洗一般采用無(wú)機(jī)酸（如鹽酸或磷酸等）和有機(jī)酸（如檸檬酸等），能夠有效地去除無(wú)機(jī)鹽垢；堿洗一般采用氫氧化鈉配合絡(luò)合劑（如EDTA）和表面復(fù)合劑（如十二烷基硫酸鈉）進(jìn)行清洗，對(duì)有機(jī)物和膠體顆粒具有較好的去除效果。因此，針對(duì)有機(jī)物污染，一般先用堿性藥液化學(xué)清洗，然后再用酸性藥液進(jìn)行清洗。如能確定膜為油類污染，應(yīng)先用堿性清洗液后用酸性清洗液，避免油類物質(zhì)被固化，增大清洗難度。對(duì)于生物污染，通常按先堿后酸的順序清洗；無(wú)機(jī)鹽垢則是直接采用酸性清洗。需要注意的是，在酸洗過(guò)程中，應(yīng)隨時(shí)檢查清洗液pH值變化，當(dāng)在溶解無(wú)機(jī)鹽類沉淀消耗酸且pH的增加超過(guò)0.5，則應(yīng)向清洗箱內(nèi)補(bǔ)充酸。2反滲透膜組件污堵原因分析反滲透膜清洗過(guò)程首先需要評(píng)價(jià)膜元件的污染程度，一般將系統(tǒng)的產(chǎn)水量、脫鹽率和進(jìn)出水壓差三項(xiàng)指標(biāo)的當(dāng)前運(yùn)行參數(shù)與系統(tǒng)運(yùn)行初期或產(chǎn)品手冊(cè)中給出的指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。當(dāng)出現(xiàn)以下情況是需要及時(shí)清洗膜元件：產(chǎn)水量降低10%～15%；進(jìn)出水壓差上升約15%；進(jìn)水壓力上升約10%，各段壓差明顯上升；脫鹽率降低10%～15%。本電廠反滲透系統(tǒng)設(shè)計(jì)產(chǎn)水流量17m隨后打開(kāi)反滲透膜殼的端蓋板，將反滲透一段第一支膜拆卸并靜置稱重，結(jié)果為16.3kg，且能夠觀察到鐵銹類的污染物，如圖1所示。將反滲透二段最后一支膜拆卸并靜置稱重，結(jié)果為14.3kg，其重量要明顯小于一段，且考慮到反滲透膜組件的無(wú)機(jī)鹽結(jié)垢一般發(fā)生在二段，因此初步推斷反滲透膜組件污堵主要由鐵污染所引起。對(duì)前序工藝進(jìn)行檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，反滲透進(jìn)水的原水水箱投運(yùn)以來(lái)未做定期的內(nèi)部檢查及清理，將水排出后打開(kāi)人孔門，能夠觀察到內(nèi)壁和底部有鐵銹等污染物殘留，推測(cè)為管道內(nèi)壁沖洗及攜帶引入水箱，并進(jìn)入反滲透設(shè)備從而引起膜組件污堵。3清洗泵循環(huán)維持及清洗方案考慮到污堵的主要原因是鐵污染伴隨少量有機(jī)污染物，結(jié)合反滲透膜使用手冊(cè)中提供的污染物清洗藥品及工藝流程，再次對(duì)反滲透膜組件進(jìn)行清洗。先用堿洗清除有機(jī)污染物，加入0.1%氫氧化鈉和十二烷基磺酸鈉，配制成pH值約12的清洗液，在低壓力低流量的工況下利用清洗泵將清洗液送入反滲透膜組件中；當(dāng)原水被徹底置換后，將濃水管中的清洗液返回清洗水箱，由此建立循環(huán)并維持30min。循環(huán)完成后停運(yùn)清洗泵，利用清洗液浸泡10h，徹底將污染物溶解。浸泡后利用清洗泵進(jìn)行高流量循環(huán)，徹底沖洗掉已經(jīng)清洗下來(lái)的污染物。最后，再利用合格的除鹽水將清洗液沖洗干凈，即完成堿洗。堿洗完成后，利用1.0%亞硫酸氫鈉進(jìn)行鐵污染的清洗。清洗工藝與堿洗相同，其中浸泡時(shí)長(zhǎng)為4h；隨后利用0.1%檸檬酸進(jìn)行清洗，浸泡時(shí)長(zhǎng)為3h；最后沖洗干凈完成鐵污染物的清洗。清洗完成后，投入反滲透系統(tǒng)（在相同運(yùn)行工況下），進(jìn)水壓力由清洗前的1.5MPa下降到0.9MPa，達(dá)到較好的清洗效果。清洗前后的反滲透運(yùn)行數(shù)據(jù)詳見(jiàn)表1。4反滲透膜清洗效果通過(guò)以上分析，可得出如下結(jié)論：(1）采用氫氧化鈉進(jìn)行有機(jī)污染物堿洗，亞硫酸氫鈉進(jìn)行鐵污染清洗，能夠有效的解決反滲透膜污堵的情況。清洗后，進(jìn)水壓力