反滲透膜的清洗

反滲透膜的清洗

北票發(fā)電有限公司有兩臺(tái)反滲透系統(tǒng)，這是第一個(gè)采用滲透除鹽技術(shù)的工廠之一。1號(hào)反滲透系統(tǒng)自1998年8月投入使用,2號(hào)反滲透系統(tǒng)自2002年10月投入使用。自2004年初開始,2套反滲透系統(tǒng)淡水生產(chǎn)量逐漸減少,產(chǎn)品水電導(dǎo)率逐漸下降,已不能滿足生產(chǎn)需要。為了保證反滲透系統(tǒng)正常運(yùn)行,對(duì)反滲透系統(tǒng)的具體污染情況進(jìn)行了分析,找出了膜污染的成因,并根據(jù)污染物的組成確定了清洗方案,對(duì)2套反滲透系統(tǒng)進(jìn)行了徹底清洗,效果明顯,有效降低了2套反滲透系統(tǒng)各段壓差,提高了淡水生產(chǎn)能力和淡水質(zhì)量。1一般分析系統(tǒng)的基本情況1.11tfc膜的排列RO膜制造商為美國(guó)陶氏,設(shè)計(jì)出力40t/h,膜數(shù)量36根,膜類型為TFC,膜型號(hào)為BW30-400,膜組件排列方式6∶4排列,每個(gè)壓力容器中膜數(shù)量為6只。已使用8年。1.22tfc膜組件排列方式RO膜制造商為美國(guó)陶氏,設(shè)計(jì)出力60t/h,膜數(shù)量50根,膜類型為TFC,膜型號(hào)為BW30-365FR,膜組件排列方式(4∶2)×2排列,每個(gè)壓力容器中膜數(shù)量為6只。已使用4年。1.32反滲透系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)分析2套反滲透系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)見表1。1號(hào)反滲透系統(tǒng)數(shù)據(jù)為1998年剛投入使用時(shí)數(shù)據(jù),2號(hào)反滲透系統(tǒng)數(shù)據(jù)為2002年12月剛投入使用時(shí)數(shù)據(jù)。目前數(shù)據(jù)為2006年10月2套反滲透系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)。由表1數(shù)據(jù)可以看出,2套反滲透系統(tǒng)污堵很嚴(yán)重,運(yùn)行時(shí)各段壓差升高,膜的脫鹽率嚴(yán)重下降。將2套反滲透系統(tǒng)的壓力容器打開,發(fā)現(xiàn)壓力容器和膜元件之間有泥沙,其中反滲透系統(tǒng)一段的泥沙較多,二段略少,因制水時(shí)從一段出來進(jìn)入二段,一段的泥沙相對(duì)多一些;膜元件的污染情況較嚴(yán)重,膜表面有一層粘泥、一些垢類及有機(jī)物,底側(cè)更嚴(yán)重。將膜外表面的粘泥和垢類沖掉后,發(fā)現(xiàn)膜內(nèi)也存在大量的粘泥和垢類(膜的外表面為半透明狀,可以看見膜內(nèi)深褐色的粘泥)。1.4膜元件與膜間隔柵網(wǎng)觀察從壓力容器取出來的膜元件,發(fā)現(xiàn)有幾根膜元件外皮破裂,已無法使用,部分膜元件端頭處膜與膜之間的隔柵網(wǎng)有突出的現(xiàn)象。用水沖洗時(shí)有的膜水流不通暢。用水清洗掉膜外表面的污染物后發(fā)現(xiàn)膜內(nèi)還存在大量污染物。1.5磷酸鹽和硫酸鹽沉積相通過對(duì)膜內(nèi)外污染物的觀察分析,污染物包括碳酸鹽和硫酸鹽類沉淀(鹽垢)、金屬氧化物和氫氧化物沉積物、硅沉積物、無機(jī)或有機(jī)沉積混合物、天然有機(jī)物質(zhì)、細(xì)菌微生物以及泥沙等。2清洗沖洗對(duì)反滲透系統(tǒng)分別進(jìn)行物理清洗、酸洗、堿洗、殺菌。其中酸洗、堿洗、殺菌屬于化學(xué)清洗。物理清洗(沖洗)不改變污染物的性質(zhì),機(jī)械性沖刷能清除膜元件中的污染物,恢復(fù)膜元件的性能?；瘜W(xué)清洗是使用相應(yīng)的化學(xué)藥劑,改變污染物的組成或?qū)傩?然后排出膜元件,恢復(fù)膜元件的性能。2.1物理清潔2.1.1表面清潔打開壓力容器,取出膜元件,對(duì)壓力容器內(nèi)表面和膜元件外表面進(jìn)行擦洗和沖洗,清除膜表面和壓力容器內(nèi)壁的污染物。2.1.2發(fā)生滲透的原則分別對(duì)2套反滲透系統(tǒng)進(jìn)行低壓工業(yè)水沖洗,壓力以不發(fā)生滲透為原則,主要是沖洗膜內(nèi)污染物。初期沖洗排水較渾濁并混有細(xì)沙,隨著沖洗時(shí)間延長(zhǎng)細(xì)沙逐漸減少,排水水樣逐漸透明,水質(zhì)接近入口水時(shí)可停止沖洗。2.2反滲透膜的除鹽工藝酸洗液采用一種低pH值的液體復(fù)合配方。由于反滲透膜長(zhǎng)期運(yùn)行容易產(chǎn)生各種沉積物和附著物,酸洗主要去除無機(jī)鹽垢、金屬氧化物及氫氧化物、無機(jī)膠體等。2.2.1預(yù)處理廢液清洗將食品級(jí)的檸檬酸(性質(zhì)溫和,不含重金屬類)在1t的清洗水箱中用除鹽水配制成pH值為2.6～2.7的酸性溶液,將溶液溫度加熱到35℃。將配制好的藥液打入反滲透系統(tǒng),調(diào)整清洗泵出口門,保持反滲透一段壓力低于0.1MPa(此壓力下不發(fā)生滲透)。首先是開路清洗,每間隔5～10min取廢液樣觀察廢液顏色及pH值變化,以觀察清洗程度。當(dāng)廢液變得澄清,pH值低于2.8時(shí),閉路循環(huán)30min后,浸泡1h,浸泡后再循環(huán)30min,排掉廢液。用工業(yè)水低壓清洗,壓力也是以保證膜不發(fā)生滲透為原則,直至入口水和出口水pH值相同。2.2.3懸浮物的性質(zhì)整個(gè)清洗過程每隔10min取排出的廢液觀看排水水樣渾濁程度和pH值。在清洗中發(fā)現(xiàn),廢液最濃時(shí)為深褐色渾濁溶液,放置一段時(shí)間后懸浮物沉積下來,溶液呈淺棕色,說明含有鈣、鎂等金屬的檸檬酸鹽,沉積物有白色片形的絮狀物和褐色的沉積物,說明含有泥和鈣鎂鹽垢等物質(zhì);并且廢液渾濁程度前期呈上升趨勢(shì),后期呈下降趨勢(shì),而廢液pH值由6逐漸下降到2.8,pH值為2.8時(shí)排出的廢液已變得澄清,說明膜中的垢類和部分粘泥隨清洗時(shí)間延長(zhǎng)已被逐漸排出。2.3堿性洗2.3.1ctm-kp400溶劑在1t清洗水箱中溶解20kg的GOLDTONTMGTCTM-KP300(美國(guó)高通公司生產(chǎn)的清洗劑,主要成分為表面活性劑、有機(jī)堿和無機(jī)堿復(fù)合配制),用固體NaOH調(diào)整溶液pH值為9.6～9.7,將溶液升溫到35℃。2.3.2廢液清洗及ph值將配制好的藥液打入反滲透系統(tǒng),調(diào)整清洗泵出口門,保持反滲透一段壓力低于0.1MPa。首先是開路清洗,每間隔5～10min取廢液樣觀察廢液顏色及pH值變化,以觀察清洗程度。當(dāng)廢液變得澄清,pH達(dá)到9.6以上時(shí),閉路循環(huán)30min后,浸泡1h,浸泡后再循環(huán)30min,排掉廢液。用工業(yè)水低壓清洗,壓力也是以保證膜不發(fā)生滲透為原則,直到入口水和出口水pH值相同。2.3.3廢液ph值變化從清洗排出的廢液看,整個(gè)清洗過程廢液渾濁程度呈先上升后下降趨勢(shì),廢液初期為淺棕色,逐漸變?yōu)樯钭厣睾稚钭厣鷾\棕色。而廢液pH值從8.1到9.6逐漸上升,說明污染物正逐漸排出。從廢液的顏色和沉積物來判斷,堿洗主要是洗掉生物粘泥及一些有機(jī)物。2.4反滲透系統(tǒng)操作配制殺菌液采用GOLDTONTMGTCTM-B100(美國(guó)高通公司生產(chǎn)的非氧化性殺菌劑)配制,每t水中溶解5kg的殺菌液原液,清洗液無溫度和pH值要求。配好后的藥液打進(jìn)反滲透系統(tǒng)后低壓循環(huán)清洗1h。洗后排掉,用工業(yè)水低壓沖洗,直至出口水無泡沫。3反滲透系統(tǒng)出水能力及壓差經(jīng)過物理清洗、酸洗、堿洗和殺菌后的反滲透系統(tǒng)出水能力明顯提高,各段壓差已經(jīng)降低,產(chǎn)品水質(zhì)得到提高,電導(dǎo)率下降幅度較大,見表2。4生產(chǎn)運(yùn)行明顯通過清洗前后運(yùn)行數(shù)據(jù)比較可知,反滲透系統(tǒng)清洗工作較為成功,效果明顯,達(dá)到繼續(xù)生產(chǎn)運(yùn)行的目的。從反滲透系統(tǒng)清洗前對(duì)反滲透設(shè)備的檢查和對(duì)清洗廢液排出物的分析,找出了反滲透膜污染的原因,并針對(duì)這些原因提出了預(yù)防反滲透膜污染的措施,保證反滲透設(shè)備健康穩(wěn)定運(yùn)行。4.1反滲透系統(tǒng)預(yù)處理存在的問題a.源水水質(zhì)的影響。因北票地區(qū)近幾年嚴(yán)重缺水,深井泵抽出的水含有大量的泥沙,加重了反滲透系統(tǒng)前置裝置的負(fù)擔(dān),運(yùn)行一段時(shí)間后積累了大量泥沙,導(dǎo)致了前置裝置失效,因而有一部分泥沙進(jìn)入反滲透系統(tǒng)。b.深井水中存在Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+、CO32-、SO42-、PO43-、SiO2等離子,一般情況下不會(huì)造成無機(jī)物結(jié)垢。但在反滲透系統(tǒng)中,由于源水一般濃縮4倍,pH值也有較大提高,比較難溶解的物質(zhì)就會(huì)沉積,在膜表面形成硬垢,導(dǎo)致系統(tǒng)壓力升高、淡水量下降,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成膜表面損傷,降低脫鹽率。c.膠體、顆粒物污染是比較常見的反滲透系統(tǒng)污染。水中大量存在粘泥、膠體、金屬氧化物及有機(jī)質(zhì)等顆粒物,在反滲透系統(tǒng)預(yù)處理中可以將源水中的這些污染源控制在一定程度,不致對(duì)系統(tǒng)短期運(yùn)行造成一定的影響。但由于系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行預(yù)處理效果不理想、預(yù)處理反沖洗不徹底、操作人員日常操作不到位等原因,造成系統(tǒng)膠體、顆粒物的污染。d.反滲透系統(tǒng)運(yùn)行對(duì)余氯要求非常嚴(yán)格(<0.1mg/L),給微生物的生存繁殖提供了有利環(huán)境。微生物生長(zhǎng)及排泄出的酸性粘泥會(huì)堵塞膜的微孔,致使壓差上升,給系統(tǒng)運(yùn)行埋下了嚴(yán)重的安全隱患。e.反滲透系統(tǒng)運(yùn)行中有超壓現(xiàn)象。對(duì)膜元件檢查發(fā)現(xiàn)內(nèi)部膜與膜之間的隔柵網(wǎng)有凸出的現(xiàn)象,這是運(yùn)行中壓力超過膜所能承受的壓力所致。f.檢修及安裝過程不規(guī)范,安裝中發(fā)生撞擊造成膜元件外皮破損。g.反滲透系統(tǒng)運(yùn)行后低壓清洗時(shí)間不足。從膜內(nèi)、膜外污染物的情況看,有大量泥沙存在。根據(jù)物理清洗判斷,運(yùn)行過程中帶來的大部分泥沙能夠通過反滲透運(yùn)行后低壓清洗除去。h.反滲透系統(tǒng)運(yùn)行中阻垢劑用量不足,阻垢劑性能需要提升。從反滲透膜元件外表面看,在膜元件下側(cè)有一層分布均勻、亮晶晶的鹽垢存在;從清洗廢液的顏色判斷,膜內(nèi)也存在大量的鈣鎂垢類,說明目前所加的阻垢劑量不足,阻垢劑的性能需要提高。i.存在化學(xué)污染。預(yù)處理時(shí)絮凝劑、運(yùn)行時(shí)阻垢劑、清洗時(shí)清洗藥劑選用不當(dāng)。預(yù)處理控制不嚴(yán)格,致使進(jìn)水中帶入對(duì)膜有危害的物質(zhì)與膜面發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而引起沉積、沉淀以及膜表面的非常規(guī)老化,使膜表面發(fā)生污染或膜性能變差,進(jìn)而影響產(chǎn)品水水質(zhì)和淡水流量。4.2反滲透系統(tǒng)的運(yùn)行注意事項(xiàng)a.日常運(yùn)行中要定期判斷水質(zhì)情況。運(yùn)行每班測(cè)量1次反滲透系統(tǒng)入口水的濁度和污染指數(shù),及時(shí)發(fā)現(xiàn)反滲透系統(tǒng)前置裝置異常狀態(tài)并給予處理。b.定期對(duì)反滲透系統(tǒng)前置的預(yù)處理設(shè)備進(jìn)行維護(hù)清洗。預(yù)處理設(shè)備健康運(yùn)行可以保證反滲透系統(tǒng)入口水水質(zhì)合格,使反滲透系統(tǒng)免受污染。c.選擇合適的阻垢劑和加藥量。d.反滲透系統(tǒng)保安過濾器濾芯要確保質(zhì)量可靠,選擇正規(guī)廠家的產(chǎn)品。e.選擇合適的清洗劑。酸洗最好采用食品級(jí)的檸檬酸,檸檬酸性質(zhì)溫和,操作時(shí)易控制,不采用鹽酸、硫酸等強(qiáng)酸,容易對(duì)膜有損壞。堿洗不能只采用NaOH、EDTA等堿性強(qiáng)的物質(zhì),操作不易控制。f.在運(yùn)行期間要定期殺菌,殺菌選擇合適的殺菌劑,對(duì)反滲透系統(tǒng)的微生物含量進(jìn)行控制。通過連續(xù)式或間歇式加入非氧化性且對(duì)膜沒有影響的殺菌劑,可以有效控制和殺死反滲透系統(tǒng)滋生的微生物,再通過濃水將其帶出系統(tǒng)。g.重視反滲透系統(tǒng)運(yùn)行后的低壓清洗工作,并給予足夠的時(shí)間進(jìn)行清洗。低壓清洗能及時(shí)沖洗掉進(jìn)入反滲透系統(tǒng)的泥沙,以免積累過多加重清洗工作的負(fù)擔(dān)。h.增強(qiáng)運(yùn)行操作人員的責(zé)任心,嚴(yán)格保證反滲透系統(tǒng)的壓力要求,不能超壓運(yùn)行。超壓運(yùn)行對(duì)膜造成的損壞是不可逆轉(zhuǎn)的。i.定期對(duì)反滲透系統(tǒng)進(jìn)行一次清洗。反滲透系統(tǒng)運(yùn)行一定時(shí)間要進(jìn)行一次清洗,及時(shí)除掉膜內(nèi)外的垢類和粘泥,避免長(zhǎng)時(shí)間污染物積累過多增加清洗難度。j.針對(duì)化學(xué)污染的處理,主要是完善系統(tǒng)