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反滲透膜系統(tǒng)的清洗導則
進水中存在的懸浮物、膠體、有機物、微生物以及濃縮后沉淀析出的鹽等都會對膜元件產(chǎn)生污染。反滲透系統(tǒng)的預(yù)處理可除去這些污染物，減少對膜的污染，延長系統(tǒng)運行的時間。但是由于預(yù)處理不能完全去除水中的上述污染物，所以經(jīng)過一段時間的運行后便會產(chǎn)生膜元件污染，造成系統(tǒng)的性能下降。膜系統(tǒng)的性能下降主要表現(xiàn)為：產(chǎn)水量下降，脫鹽率降低（電導升高），進水與濃水之間的壓差增加。
膜系統(tǒng)清洗時機判斷
由于反滲透膜系統(tǒng)的性能隨著溫度、壓力、pH、進水TDS等因素的變化而變化（如溫度每降低3℃，產(chǎn)水量降低10％；pH有較大變化是對產(chǎn)水電導產(chǎn)生影響），故有時膜系統(tǒng)性能的變化并非是膜系統(tǒng)受到污染所致，為了準確判斷系統(tǒng)的清洗時機，應(yīng)依據(jù)膜元件生產(chǎn)商提供的標準化軟件對運行數(shù)據(jù)進行標準化計算，運行數(shù)據(jù)標準化后若出現(xiàn)下列情況之一時應(yīng)及時對反滲透膜系統(tǒng)進行化學清洗：
-數(shù)據(jù)標準化后，系統(tǒng)產(chǎn)水量比初始值下降15%以上。
-數(shù)據(jù)標準化后，鹽透過率比初始值增加10%以上。
-數(shù)據(jù)標準化后，進水與濃水之間的壓差比初始值增加15%以上。
達到化學清洗條件后必須及時進行化學清洗，一般情況下清洗后都能基本恢復初始性能；但若不及時清洗將會造成膜系統(tǒng)的深度污染，導致化學清洗效果甚微，則很難恢復系統(tǒng)較好的性能。
膜系統(tǒng)清洗步驟
第一步：低壓沖洗
最好使用反滲透產(chǎn)品水沖洗，也可以用預(yù)處理出水（原水中若含有特殊化學物質(zhì)，如能與清洗液發(fā)生反應(yīng)的不能使用）。
第二步：配制清洗液
用反滲透產(chǎn)品水配制清洗液，準確稱量藥劑并混合均勻，檢查清洗液的pH值、溫度（溫度不低于25℃）及藥劑含量等條件是否符合要求。
第三步：低壓低流量輸入清洗液并循環(huán)
用正常清洗流量（表1）的1/3流量及20-40PSI的壓力向反滲透系統(tǒng)輸入清洗液，剛開始的回水排掉，防止清洗液被稀釋。讓清洗液在管路循環(huán)5-10分鐘。觀察回流液的濁度和pH值，若明顯變濁或者pH值變化超過0.5，可加入適量藥劑或重新配制清洗液再進行上述操作。
表1 膜元件推薦的正常清洗流量
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清洗流量 |
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膜元件直徑（in） |
每根壓力容器的流量gpm（m3/h） |
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2.5 |
5（1.2） |
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4 |
10（2.3） |
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8 |
40（9.1） |
第四步：浸泡及間歇循環(huán)
停止清洗泵循環(huán)，防止清洗液流出壓力容器，可關(guān)閉清洗液進水閥、清洗液濃水回流閥、清洗液產(chǎn)水回流閥。視組件污染情況，膜組件全部浸泡在清洗液中1小時左右或更長時間（10～15小時或過夜）。期間可以間歇的開啟循環(huán)泵保持恒定的清洗液溫度（25～30℃）。
第五步：大流量循環(huán)
加大清洗液流量到正常清洗流量的1.5倍進行清洗，循環(huán)30-60分鐘。此時壓力不能太高，以系統(tǒng)無或稍有產(chǎn)水的壓力為限，注意膜元件壓差和壓力容器的壓差不能超過極限值。
第六步：沖洗
先用產(chǎn)品水（最低沖洗溫度為20℃）沖洗系統(tǒng)約5分鐘，然后用預(yù)處理合格產(chǎn)水沖洗系統(tǒng)20-30分鐘，為防止沉淀，最低沖洗溫度為20℃，將清洗液完全沖出無殘留。開啟系統(tǒng)運行，檢查清洗效果，產(chǎn)水排掉不用。若要停機不用的要按相關(guān)方法保存好組件。
反滲透膜系統(tǒng)污染后的癥狀及清洗方法
反滲透系統(tǒng)日常的運行記錄是判斷系統(tǒng)是否出現(xiàn)污染及污染后采取合理的清洗方法的主要依據(jù)。反滲透系統(tǒng)的管理中必須重視數(shù)據(jù)的記錄。
1.無機鹽結(jié)垢污染及清洗方法
無機鹽結(jié)垢污染后的癥狀:
首先膜系統(tǒng)二段產(chǎn)水電導異常(電導升高),產(chǎn)水量出現(xiàn)較大的降低,壓力逐步變大,二段的壓差也逐步變大.最顯著的癥狀是產(chǎn)水量降低比較明顯.
反滲透膜系統(tǒng)中最常見的是碳酸鈣,硫酸鈣結(jié)垢;對于膜系統(tǒng)幾小時或幾天內(nèi)產(chǎn)水量出現(xiàn)大幅下降的情況,多數(shù)屬于此類污染.
無機鹽結(jié)垢通常是由于過高的回收率,阻垢劑的投加量不足,離子交換軟化樹脂未及時再生等原因造成.
1.1.碳酸鹽結(jié)垢的清洗
碳酸鹽結(jié)垢可按照以下配方進行清洗:
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主要污染物質(zhì) |
推薦清洗液 |
備注 |
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碳酸鹽沉淀物 |
0.2%鹽酸(HCL) |
優(yōu)選,最高溫度45℃,PH=2 |
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2.0%檸檬酸(C6H8O7) |
可選,最高溫度45℃,PH>2 |
膜系統(tǒng)清洗步驟:
第一步:低壓沖洗
最好使用反滲透產(chǎn)品水沖洗,也可以用預(yù)處理出水(原水中若含有特殊化學物質(zhì),如能與清洗液發(fā)生反應(yīng)的不能使用)
第二步:配件清洗液
用反滲透產(chǎn)品水配制清洗液,準確稱量藥劑并混合均勻,檢查清洗液的PH值,溫度(溫度不低于25℃)及藥劑含量等條件是否符合要求.
第三步:低壓低流量輸入清洗液并循環(huán)
用正常清洗流量(表1)的1/3流量及20-40PSI的壓力向反滲透系統(tǒng)輸入清洗液,剛開始的回水排掉,防止清洗液被稀釋.讓清洗液在管路循環(huán)5-10分鐘.觀察回流液的濁度和PH值,若明顯變濁或PH值變化超過0.5,可加入適量藥劑或重新配制清洗液再進行上述操作.
表1膜元件推薦的正常清洗流量
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清洗流量 |
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膜元件直徑(in) |
每根壓力容器的流量gpm(m3/h) |
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2.5 |
5(1.2) |
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4 |
10(2.3) |
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8 |
40(9.1) |
第四步:浸泡及間歇循環(huán)
停止清洗泵循環(huán),防止清洗液流出壓力容器,可關(guān)閉清洗進水閥,清洗液濃水回流閥,清洗液產(chǎn)水回流閥.視組件污染情況,膜組件全部浸泡在清洗液中1小時左右或更長時間(10-15小時或過夜).期間可以間歇的開啟循環(huán)泵保持恒定的清洗液溫度(25-30℃).
第五步:大流量循環(huán)
加大清洗液流量到正常清洗流量的1.5倍進行清洗,循環(huán)30-60分鐘.此時壓力不能太高,以系統(tǒng)無或稍有產(chǎn)水的壓力為限,注意膜元件壓差和壓力容器的壓差不能超過極限值.
第六步:沖洗
先用產(chǎn)品水(最低沖洗溫度為20℃)沖洗系統(tǒng)約為5分鐘,然后用預(yù)處理合格產(chǎn)水沖洗系統(tǒng)20-30分鐘,為防止沉淀,最低沖洗溫度為20℃,將清洗液完全沖出無殘留.開啟系統(tǒng)運行,檢查清洗效果,產(chǎn)水排掉不用.若要停機不用的要按相關(guān)方法保存好組件.
1.2.硫酸鹽結(jié)垢的清洗
硫酸鹽結(jié)垢的清洗是無機鹽結(jié)垢中比較難清洗的一種,對硫酸鹽結(jié)垢的清洗應(yīng)該及早進行,結(jié)垢形成一周以上后,清洗后性能恢復的可能性極低,因此對高硫酸根含量特征的水源,預(yù)處理要求較高,必須加強對系統(tǒng)的監(jiān)控,一旦出現(xiàn)硫酸鹽結(jié)垢現(xiàn)象,立即進行相應(yīng)的清洗.
硫酸鹽結(jié)垢可按照以下配方進行清洗:
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主要污染物質(zhì) |
推薦清洗液 |
備注 |
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硫酸鹽垢 |
0.1%氫氧化鈉(NaOH) +0.1%EDTA四鈉(Na4-EDTA) |
NaOH, Na4-EDTA, PH=12最高溫度30℃ |
清洗時按照前述步驟進行清洗.
2.膠體污染的癥狀及清洗
反滲透進水中的膠體包括淤泥,無機膠體,膠體硅及部分有機物,通常采用絮凝過濾,活性炭吸附等方式去除.
無機膠體污染的癥狀:
反滲透膜系統(tǒng)中污染首先出現(xiàn)在第一段,產(chǎn)水量逐漸下降,壓差逐漸變大,產(chǎn)水電導輕微上升;膠體污染最主要的癥狀是產(chǎn)水量及壓差緩慢變化.
無機膠體污染可按照以下配方進行清洗:
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主要污染物質(zhì) |
推薦清洗液 |
備注 |
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無機膠體 |
0.1%氫氧化鈉(NaOH) +0.025%十二烷基苯磺酸鈉(Na-DDBS) |
NaOH, Na-DDBS,最高溫度30℃,PH=12 |
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2.0%檸檬酸(C6H8O7) |
可選,最高溫度45℃,PH>2 |
清洗時按照前述步驟進行清洗.
3.有機物污染的癥狀及清洗
以地表水,廢水,海水等做水源的反滲透系統(tǒng)存在較高的有機物污染風險,這些有機物的成分主要是腐殖質(zhì),有機酸等.
有機物污染的主要癥狀是產(chǎn)水量大幅下降,脫鹽率基本不變.發(fā)生有機物污染時可按照以下配方進行清洗:
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主要污染物質(zhì) |
推薦清洗液 |
備注 |
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有機物 |
0.1%氫氧化鈉(NaOH) +0.025%十二烷基苯磺酸鈉(Na-DDBS) 0.2%鹽酸(HCL) |
優(yōu)選,先用NaOH和Na-DDBS溶液清洗,最高溫度30℃,PH=12;再用HCL溶液清洗, 最高溫度30℃,PH=2 |
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2.0%三聚灰色磷酸鈉(STPP) +0.025%十二烷基苯磺酸鈉(Na-DDBS)
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可選,Na5P3O10,Na-DDBS PH=2最高溫度30℃ |
清洗時按照前述步驟進行清洗.
4.微生物污染的癥狀及清洗
微生物污染通常出現(xiàn)在反滲透系統(tǒng)停機期間,以及地表水,中水(三級廢水),海水等為進水水源的反滲透系統(tǒng)中,發(fā)生微生物污染時通常還會伴有有機物污染.生物污染應(yīng)在初期及時清洗,一旦形成生物膜后,清洗就非常困難,只有更換膜元件.
建議:易發(fā)生微生物污染的系統(tǒng)建議選用抗氧化膜元件,通過在膜元件進水中的在線投加NaCLO等殺菌劑,打造無菌系統(tǒng),更不會出現(xiàn)微生物污染.
微生物污染的癥狀:
污染出現(xiàn)在所有段,一段,二段壓差迅速增加,產(chǎn)水量下降,產(chǎn)水電導率基本不變;最主要的癥狀是壓差增加.
發(fā)生微生物污染時可按照以下配方進行清洗:
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主要污染物質(zhì) |
推薦清洗液 |
備注 |
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微生物 |
0.1%氫氧化鈉(NaOH) +0.025%十二烷基苯磺酸鈉(Na-DDBS) |
優(yōu)選,先用NaOH和Na-DDBS溶液清洗,最高溫度30℃,PH=12 |
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0.1%氫氧化鈉(NaOH) |
優(yōu)選,用NaOH溶液清洗,最高溫度30℃,PH=12 |
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2.0%三聚灰色磷酸鈉(STPP) +0.025%十二烷基苯磺酸鈉(Na-DDBS)
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可選,Na5P3O10,Na-DDBS PH=10,最高溫度30℃ |
清洗時按照前述步驟進行清洗.
對于發(fā)生微生物污染的反滲透膜系統(tǒng)化學清洗后還需要進行系統(tǒng)的消毒處理,改進預(yù)處理防止微生物污染.
5.金屬化合物的污染
金屬化合物污染主要是金屬氧化物,金屬氫氧化物等,尤其以鐵污染為主.發(fā)生的原因主要是預(yù)處理缺陷,管路銹蝕等,其癥狀是產(chǎn)水量和脫鹽率下降,膜元件壓差增大,可按照以下配方進行清洗:
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_主要污染物質(zhì) |
推薦清洗液 |
備注 |
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金屬化合物 |
1.0%焦亞硫酸鈉(Na2S2O5) |
(Na2S2O5),最高溫度30℃,PH=5 |
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2.0% 檸檬酸(C6H8O7) |
C6H8O7,最高溫度45℃,PH>2 |
清洗時按照前述步驟進行清洗.
6.清洗液體積的計算
清洗液的總體積包括壓力容器,清洗管道,高壓管路和過濾器的體積及20%的裕度.清洗液體積計算包括粗略估算和精確計算兩種方式.
粗略估算清洗液體積:根據(jù)膜元件型號和污染程度而定.
對于一般污染情況:每支4040型膜元件需配制10升清洗液;
每支8英寸膜元件需配制40升清洗液;
對于嚴重污染情況:每支4040型膜元件需配制18升清洗液;
每支8英寸膜元件需配制55升清洗液;
精確計算示例:壓力容器和清洗管道的體積估算見表2,表3.
表2 常用管路的容積率
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管路直徑() |
容積率 |
|
2 |
0.16加侖/英尺 2.0升/米 |
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3 |
0.37加侖/英尺 4.6升/米 |
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4 |
0.65加侖/英尺 8.1升/米 |
表3壓力容器的容積
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膜元件尺寸 |
每支膜元件的容積 加侖(升) |
|
2540 |
0.8 (3) |
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4040 |
2 (8) |
|
8040 |
8 (32) |
以36支8040膜元件為例計算如下：]
膜系統(tǒng)4：2排列，每個壓力容器內(nèi)裝6個8040膜元件，采用分段清洗。
公稱直徑為3英寸的清洗管道長15米，則清洗管路體積＝15*4.6＝69L；保安過濾器內(nèi)能儲存60升水；一段壓力容器體積＝4*6*32＝768L；清洗液總體積＝69+60+768＝897升，即第一段清洗需要配制897+897*20%＝1076升清洗液。同理第二段清洗需要配制615升清洗液。
表4所需清洗液總體積
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清洗液總體積估算 |
||
|
|
體積（升） |
|
|
第一段 |
第二段 |
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壓力容器 |
4*6*32＝768 |
2*6*32＝384 |
|
清洗管路 |
15*4.6＝69 |
15*4.6＝69 |
|
保安過濾器 |
60 |
60 |
|
20%濃度 |
180 |
102 |
|
總體積 |
1076 |
615 |
注意：
進行化學清洗時請注意防止化學藥劑傷害操作人員，尤其是在使用某些腐蝕性較強的化學藥劑時（如清洗硅污染時可能使用含氟藥劑），建議在專業(yè)人員指導下進行清洗。
2.清洗液體積的計算示例僅供參考。
