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反滲透膜系統的清洗導則
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生污染。反滲透系統的預處理可除去這些污染物，減少對膜的污染，延長系統運行的時間。但是由于預處理不能完全去除水中的上述污染物，所以經過一段時間的運行后便會產生膜元件污染，造成系統的性能下降。膜系統的性能下降主要表現為：產水量下降，脫鹽率降低（電導升高），進水與濃水之間的壓差增加。
膜系統清洗時機判斷
由于反滲透膜系統的性能隨著溫度、壓力、pH、進水TDS等因素的變化而變化（如溫度每降低3℃，產水量降低10％；pH有較大變化是對產水電導產生影響），故有時膜系統性能的變化并非是膜系統受到污染所致，為了準確判斷系統的清洗時機，應依據膜元件生產商提供的標準化軟件對運行數據進行標準化計算，運行數據標準化后若出現下列情況之一時應及時對反滲透膜系統進行化學清洗：
-數據標準化后，系統產水量比初始值下降15%以上。
-數據標準化后，鹽透過率比初始值增加10%以上。
-數據標準化后，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的深度污染，導致化學清洗效果甚微，則很難恢復系統較好的性能。
膜系統清洗步驟
第一步：低壓沖洗
最好使用反滲透產品水沖洗，也可以用預處理出水（原水中若含有特殊化學物質，如能與清洗液發生反應的不能使用）。
第二步：配制清洗液
用反滲透產品水配制清洗液，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
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） |
|
8 |
40（9.1） |
第四步：浸泡及間歇循環
停止清洗泵循環，防止清洗液流出壓力容器，可關閉清洗液進水閥、清洗液濃水回流閥、清洗液產水回流閥。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泵保持恒定的清洗液溫度（25～30℃）。
第五步：大流量循環
加大清洗液流量到正常清洗流量的1.5倍進行清洗，循環30-60分鐘。此時壓力不能太高，以系統無或稍有產水的壓力為限，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
先用產品水（最低沖洗溫度為20℃）沖洗系統約5分鐘，然后用預處理合格產水沖洗系統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。開啟系統運行，檢查清洗效果，產水排掉不用。若要停機不用的要按相關方法保存好組件。
反滲透膜系統污染后的癥狀及清洗方法
反滲透系統日常的運行記錄是判斷系統是否出現污染及污染后采取合理的清洗方法的主要依據。反滲透系統的管理中必須重視數據的記錄。
1.無機鹽結垢污染及清洗方法
無機鹽結垢污染后的癥狀:
首先膜系統二段產水電導異常(電導升高),產水量出現較大的降低,壓力逐步變大,二段的壓差也逐步變大.最顯著的癥狀是產水量降低比較明顯.
反滲透膜系統中最常見的是碳酸鈣,硫酸鈣結垢;對于膜系統幾小時或幾天內產水量出現大幅下降的情況,多數屬于此類污染.
無機鹽結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.碳酸鹽結垢的清洗
碳酸鹽結垢可按照以下配方進行清洗:
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主要污染物質 |
推薦清洗液 |
備注 |
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碳酸鹽沉淀物 |
0.2%鹽酸(HCL) |
優選,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 |
膜系統清洗步驟:
第一步:低壓沖洗
最好使用反滲透產品水沖洗,也可以用預處理出水(原水中若含有特殊化學物質,如能與清洗液發生反應的不能使用)
第二步:配件清洗液
用反滲透產品水配制清洗液,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
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
停止清洗泵循環,防止清洗液流出壓力容器,可關閉清洗進水閥,清洗液濃水回流閥,清洗液產水回流閥.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泵保持恒定的清洗液溫度(25-30℃).
第五步:大流量循環
加大清洗液流量到正常清洗流量的1.5倍進行清洗,循環30-60分鐘.此時壓力不能太高,以系統無或稍有產水的壓力為限,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
先用產品水(最低沖洗溫度為20℃)沖洗系統約為5分鐘,然后用預處理合格產水沖洗系統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.開啟系統運行,檢查清洗效果,產水排掉不用.若要停機不用的要按相關方法保存好組件.
1.2.硫酸鹽結垢的清洗
硫酸鹽結垢的清洗是無機鹽結垢中比較難清洗的一種,對硫酸鹽結垢的清洗應該及早進行,結垢形成一周以上后,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,預處理要求較高,必須加強對系統的監控,一旦出現硫酸鹽結垢現象,立即進行相應的清洗.
硫酸鹽結垢可按照以下配方進行清洗:
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主要污染物質 |
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:
反滲透膜系統中污染首先出現在第一段,產水量逐漸下降,壓差逐漸變大,產水電導輕微上升;膠體污染最主要的癥狀是產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 |
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,有機酸等.
有機物污染的主要癥狀是產水量大幅下降,脫鹽率基本不變.發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 |
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在反滲透系統停機期間,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中,發生微生物污染時通常還會伴有有機物污染.生物污染應在初期及時清洗,一旦形成生物膜后,清洗就非常困難,只有更換膜元件.
建議:易發生微生物污染的系統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,更不會出現微生物污染.
微生物污染的癥狀:
污染出現在所有段,一段,二段壓差迅速增加,產水量下降,產水電導率基本不變;最主要的癥狀是壓差增加.
發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 |
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.
對于發生微生物污染的反滲透膜系統化學清洗后還需要進行系統的消毒處理,改進預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.發生的原因主要是預處理缺陷,管路銹蝕等,其癥狀是產水量和脫鹽率下降,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 |
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 |
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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) |
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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4：2排列，每個壓力容器內裝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 |
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清洗管路 |
15*4.6＝69 |
15*4.6＝69 |
|
保安過濾器 |
60 |
60 |
|
20%濃度 |
180 |
102 |
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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），建議在專業人員指導下進行清洗。
2.清洗液體積的計算示例僅供參考。
