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反渗透清洗方案

1反渗透膜元件污染和清洗

在正常运行一段时间后反渗透膜元件会受到给水中可能存在悬浮物或难溶盐污染这些污染中最常见是碳酸钙沉淀、硫酸钙沉淀、金属(铁、锰、铜、镍、铝等)氧化物沉淀、硅沉积物、无机或有机沉积混合物、 NOM天然有机物质、合成有机物(如阻垢剂/分散剂 阳离子聚合电解质) 、微生物(藻类、霉菌、真菌)等污染。

污染性质和污染速度取决于多种原因如给水水质和系统回收率。通常污染是渐进发展如不尽早控制污染将会在相对较短时间内损坏膜元件。当膜元件确证已被污染或是在长久停机之前或是作为定时日常维护提议对膜元件进行清洗。

当反渗透系统或装置出现以下症状时需要进行化学清洗或物理冲洗

在正常给水压力下产水量较正常值下降1015%

为维持正常产水量经温度校正后给水压力增加1015%

产水水质降低1015%透盐率增加1015%

给水压力增加1015%

系统各段之间压差显著增加。

保持稳定运行参数关键是指产水流量、产水背压、回收率、温度及TDS。假如这些运行参数起伏不定提议检验是否有污染发生或在关键运行参数有改变前提下反渗透实际运行是否正常。

定时监测系统整体性能是确定膜元件是否已发生污染基础方法。污染对膜元件影响是渐进而且影响程度取决于污染性质。表1 “反渗透膜污染特征及处理方法”列出了常见污染现象和对应处理方法。

已受污染反渗透膜清洗周期依据现场实际情况而定。正常清洗周期是每3-12个月一次。

当膜元件仅仅是发生了轻度污染时关键是清洗膜元件。重度污染会因阻碍化学药剂深入渗透至污染层影响清洗效果。

清洗何种污染物和怎样清洗要依据现场污染情况而进行。对于多个污染同时存在复杂情况清洗方法是采取低PH和高PH清洗液交替清洗应先低PH后高PH值清洗 。

表1反渗透膜污染特征及处理方法

2污染情况分析碳酸钙垢

碳酸钙垢是一个矿物结垢。当阻垢剂/分散剂添加系统出现故障时或是加酸pH调整系统出故障而引发给水pH增高时碳酸钙垢有可能沉积出来。尽早地检测碳酸钙垢对于预防膜层表面沉积晶体损伤膜元件是极为必需。早期检测出碳酸钙垢可由降低给水pH值至3~5运行1~2小时方法去除。对于沉积时间长碳酸钙垢可用低pH值柠檬酸溶液清洗去除。

硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶垢

硫酸盐垢是比碳酸钙垢硬很多矿物质垢且不易去除。硫酸盐垢可在阻垢剂/分散剂添加系统出现故障或加硫酸调整pH时沉积出来。尽早地检测硫酸盐垢对于预防膜层表面沉积晶体损伤膜元件是极为必需。硫酸钡和硫酸锶垢较难去除 因为它们几乎在全部清洗溶液中难以溶解所以应加以尤其注意以预防这类结垢生成。

金属氧化物/氢氧化物污染

经典金属氧化物和金属氢氧化物污染为铁、锌、锰、铜、铝等。这种垢形成导因可能是装置管路、容器(罐/槽)腐蚀产物或是空气中氧化金属离子、氯、臭氧、钾、高锰酸盐或是由在预处理过滤系统中使用铁或铝助凝剂所致。

聚合硅垢

硅凝胶层垢由溶解性硅过饱和态及聚合物所致且很难以去除。需要注意是这种硅污染不一样于硅胶体物污染。硅胶体物污染可能是由和金属氢氧化物缔合或是和有机物缔合而造成。硅垢去除很艰苦可采取传统化学清洗方法。假如传统方法不能处理这种垢去除问题请和海德能企业技术部门联络。现有化学清洗药剂如氟化氢铵 已在部分项目上得到了成功使用但使用时须考虑此方法操作危害和对设备损坏加以防护方法。

胶体污染

胶体是悬浮在水中无机物或是有机和无机混合物颗粒它不会因为本身重力而沉淀。胶体物通常含有以下一个或多个关键组份如铁、铝、硅、硫或有机物。

非溶性天然有机物污染(NOM) 

非溶性天然有机物污染(NOM——Natural Organic Matter)通常是由地表水或深井水中营养物分解而造成。有机污染化学机理很复杂关键有机组份或是腐植酸或是灰黄霉酸。非溶性NOM被吸附到膜表面可造成RO膜元件快速污染一旦吸收作用产生逐步地结成凝胶或块状污染过程就会开始。

微生物沉积

有机沉积物是由细菌粘泥、真菌、霉菌等生成这种污染物较难去除尤其是在给水通路被完全堵塞情况下。给水通路堵塞会使清洁进水难以充足均匀进入膜元件内。为抑制这种沉积物深入生长关键是不仅要清洁和维护RO系统 同时还要清洁预处理、管道及端头等。对膜元件采取氧化性杀菌时请和宜兴市富华水处理设备技术支持部门联络使用认可杀菌剂。

3清洗液选择和使用

选择适宜化学清洗药剂及合理清洗方案包含很多原因。首先要和设备制造商、 RO膜元件厂商或RO特用化学药剂及服务人员取得联络。确定关键污染物选择适宜化学清洗药剂。有时针对某种特殊污染物或污染情况要使用RO药剂制造商专用化学清洗药剂而且在应用时要遵照药剂供给商提供产品性能及使用说明。有时候可针对具体情况从反渗透装置取出已发生污染单支膜元件进行测试和清洗试验 以确定适宜化学药剂和清洗方案。

为达成最好清洗效果有时会使用部分不一样化学清洗药剂进行组合清洗。

经典地程序是先在低pH值范围情况下进行清洗去除矿物质垢污染物然后再进行高pH值清洗去除有机物。有些清洗溶液中加入了洗涤剂以帮助去除严重生物和有机碎片垢物同时可用其它药剂如EDTA螯合物来辅助去除胶体、有机物、微生物及硫酸盐垢。

需要慎重考虑是假如选择了不合适化学清洗方法和药剂污染情况会愈加恶化。

4化学清洗药剂选择及使用准则

选择专用化学药剂首先要确保其已由化学供给商认定并符适用于海德能企业膜元件要求。药剂供给商指导/提议不应和海德能企业此技术服务公告中推荐清洗参数和限定化学药剂种类相冲突

假如正在使用指定化学药剂要确定其已在此海德能企业技术服务公告中列出并符合海德能企业膜元件要求咨询富华企业 

采取组合式方法完成清洗工作包含适宜清洗pH、温度及接触时间等参数这将会有利于增强清洗效果

在推荐最好温度下进行清洗 以求达成最好清洗效率和延长膜元件寿命效果

以最少化学药剂接触次数进行清洗对延续膜寿命有益

谨慎地由低至高调整pH值范围可延长膜元件使用寿命。 pH范围为2~12(勿超出) 

经典地、最有效清洗方法是从低pH至高pH溶液进行清洗。对油污染膜元件清洗不能从低pH值开始因为油在低pH时会固化

清洗和冲洗流向应保持相同方向

当清洗多段反渗透装置时最有效清洗方法分段清洗这么可控制最好清洗流速和清洗液浓度避免前段污染物进入下游膜元件

用较高pH产品水冲洗洗涤剂可降低泡沫产生

假如系统已发生生物污染就要考虑在清洗以后加入一个杀菌剂化学清洗步骤。杀菌剂必需可在清洗后立即进行也可在运行期间定时进行(如一星期一次)连续加入一定剂量。必需确定所使用杀菌剂和膜元件相容不会带来任何对人健康有害风险并能有效地控制生物活性且成本低

为确保安全溶解化学药品时切记要慢慢地将化学药剂加入充足水中并同时进行搅拌

从安全方面考虑不能将酸和苛性(腐蚀性)物质混合。在要使用下一个溶液之前从RO系统中根本冲洗洁净滞留前一个化学清洗溶液。

5清洗液选择

表2-常规清洗液配方提供清洗溶液是将一定重量(或体积)化学药品加入到100加仑(379升)洁净水中(RO产品水或不含游离氯水) 。溶液是按所用化学药品和水量百分比配制。溶剂是RO产品水或去离子水无游离氯和硬度。清洗液进入膜元件之前要求根本混和均匀并根据目标值调pH值且胺目标温度值稳定温度。常规清洗方法基于化学清洗溶液循环清洗一小时和一个任选化学药剂浸泡一小时操作而设定。

表2常规清洗液配方(以100加仑 即379升为基准)

6常规清洗液介绍

[溶液1]

2.0%(W)柠檬酸(C6H8O7)低pH(pH值为3~4)清洗液。 以于去除无机盐垢(如碳酸钙垢、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶垢等) 、金属氧化物/氢氧化物(铁、锰、铜、镍、铝等)及无机胶体十分有效。

[溶液2]

0.5%(W)盐酸低pH清洗液(pH为2. 5) 关键用于去除无机物垢(如碳酸钙垢、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶垢等) 金属氧化物/氢氧化物(铁、锰、铜、镍、铝等) 及无机胶体。这种清洗液比溶液1要强烈些 因为盐酸(HCl)是强酸。盐酸下述浓度值是有效 (18°波美=27.9% 20°波美=31.4% 22°波美=36.0%) 。

[溶液3]

0. 1%(W)氢氧化钠高pH清洗液(pH为11.5) 。用于去除聚合硅垢。这一洗液是一个较为强烈碱性清洗液。

7 RO膜元件清洁和冲洗程序

RO膜元件可置于压力容器中在高流速情况下用循环清洁水(RO产品水或不含游离氯洁净水)流过膜元件方法进行清洗。 RO清洗程序完全取决于具体情况必需时更换用于循环清洁水。

RO膜元件常规清洗程序以下

在60psi (4bar)或更低压力条件下进行低压冲洗 即从清洗罐中(或相当水源)向压力容器中泵入清洁水然后排放掉运行几分钟。冲洗水必需是洁净、去除硬度、不含过渡金属和余氯RO产品水或去离子水。

在清洗罐中配制特定清洗溶液。配制用水必需是去除硬度、不含过渡金属和余氯RO产品水或去离子水。温度和pH应调到所要求值。

开启清洗泵将清洗液泵入膜组件内循环清洗约一小时或是要求时间咨询供给商技术人员 。在起始阶段清洗液返回至RO清洗罐之前将最初回流液排放掉 以免系统内滞留水对清洗溶液造成稀释。在最初5分钟内慢慢地将流速调整到最大设计流速1/3。这能够降低由污物大量沉积而造成潜在污堵。在第二个5分钟内增加流速至最大设计流速2/3然后再增加流速至设计最大流速值。假如需要 当pH改变大于1就要重新调回到原数值。

依据需要可交替采取循环清洗和浸泡程序。浸泡时间提议选择1至8小时请咨询富华企业 。要谨慎地保持适宜温度和pH。

化学清洗结束以后要用清洁水(去除硬度、不含金属离子如铁和氯RO产品水或去离子水)进行低压冲洗从清洗装置/部件中去除化学药剂残留部分排放并冲洗清洗罐然后再用清洁水完全注满清洗罐以作冲洗之用。从清洗罐中泵入全部冲洗水冲洗压力容器至排放。假如需要可进行第二次清洗。

一旦RO系统已用贮水罐中清洁水完全冲洗后就可用预处理给水进行最终低压冲洗。给水压力应低于60psi (4bar) 最终冲洗连续进行直至冲洗水洁净且不含任何泡沫和清洗剂残余物。通常这需要15~60分钟。操作人员可用洁净烧瓶取样摇匀监测排放口处冲洗水中洗涤剂和泡沫残留情况。洗液去除情况可用测试电导方法进行如冲洗水至排放出水电导在给水电导10~20%以内可认为冲洗已靠近终点 pH表也可用于测定来比较冲洗水至排放出水和给水pH值是否靠近。

一旦全部级段已清洗洁净且化学药剂也已冲洗掉 RO可重新开始置于运行程序中但初始产品水要进行排放并监测直至RO产水可满足工艺要求(电导、 pH值等) 。为得到稳定RO产水水质这一段恢复时间有时需要从几小时到几天尤其是在经过高pH清洗后。

8反渗透膜化学清洗和水冲洗

清洗时将清洗溶液以低压大流量在膜高压侧循环此时膜元件仍装在压力容器内而且需要专门清洗装置来完成该工作。

清洗反渗透膜元件通常步骤

一、用泵将洁净、无游离氯反渗透产品水从清洗箱(或对应水源)打入压力容器中并排放几分钟。

二、用洁净产品水在清洗箱中配制清洗液。

三、将清洗液在压力容器中循环1小时或预先设定时间。

四、清洗完成以后排净清洗箱并进行冲洗然后向清洗箱中充满洁净产品水以备下一步冲洗。

五、用泵将洁净、无游离氯产品水从清洗箱(或对应水源)打入压力容器中并排放几分钟。

六、在冲洗反渗透系统后在产品水排放阀打开状态下运行反渗透系统直到产品水清洁、无泡沫或无清洗剂(通常15~30分钟) 。