RO膜常規清洗方法
發布時間:2018-11-20

當反滲透係統沒有遭受到嚴重汙染,隻是定期進行清洗處理的情況下,采用常規清洗方法即吋,這也是在RO膜汙染後試洗的方法之一,一般最先使用。清洗的方式一般有兩種,物理清洗和化學清洗。

物理清洗是使用機械性的衝刷去除膜元件中的汙染物,恢複膜元件的性能,有時采用湍流、振動、氣水混合,直至超聲波等各種物理方法把吸附汙染物衝洗掉。

化學淸洗是使用相應的化學藥劑與汙染物發生反應,使其溶丁-水中,然後排出膜元件,恢複膜元件的性能。

吸附性低的粒子狀汙染物,如機械雜質顆粒、砂粒、活性炭、鐵屑等可以通過衝洗的方式達到一定的效果,汙染嚴重或者對膠的吸附性較強的汙染物使用衝洗的方法很難達到預期效果。衝洗已經很難去除汙染物吋,應伃止裝莨並采用化學淸洗。為丫提高化學淸洗的效果,選擇合適的清洗藥品是清洗成功的關鍵問題。

被汙染的膜元件

 

如圖5-15所示依次為:被汙染的反滲透膜元件整體、被汙染的反滲透膜元件端頭、被汙染的反滲透膜元件膜殼內部、被汙染的反滲透膜元件膜片內部。

化學清洗與物理清洗是可以相互配合的兩種清洗手段。幾乎在所有清洗中都是一起進行的,在麵對輕度汙染時,采用物理清洗時添加一些化學藥品可以成倍地增加清洗的效果;同樣在麵對嚴重汙染時,采用化學清洗時也對以使用一些物理性的強化手段來增強化學清洗的
效果。

(一)物理清洗

1.物理清洗的原理

物理清洗是通過適當壓力、離流速的進水衝刷膜元件,將短時間內在膜表麵附者的汙染物和堆積物清洗掉的方式。清洗時的要點是高流速、適當壓力和加大清洗頻率。清洗時膜麵的狀態示意圖案如圖5-16所示。

清洗時膜麵的狀態示意圖

 

2.物理清洗的流速

裝置運行時,附著性高的粒子狀汙染物逐漸堆積在膜表麵。如果清洗時的流速與運行時的流速相等或更低,則很難把這些汙染物從膜元件中清洗出來。因此,清洗時應使用比正常運行時更高的流速,單支膜管最高流速不超過15m3/h最好。清洗泵的流量是固定的,膜元件越髒壓力越大,流量越小,而在線清洗時以流量為主,壓力為輔,清洗初期,由於汙堵造成的阻力大,清洗壓力大,清洗流量小,隨清洗過程的進行,汙染物逐漸疏鬆並清理出膜體,膜通道逐漸通暢,阻力減小,使壓力變小,流量增大。運行時,在汙染的情況下,壓力越大、壓差越大,在不同的進口壓力下,壓差是不固定的。而實際清洗過程中,隨清洗時間的變化,壓差會迅速降低。

3.物理清洗的壓力

正常高壓運轉時,壓力直接垂直作用於膜麵,使進水透過膜麵得到產水,同時汙染物也被壓向膜麵。所以在清洗時,如果采用同樣的高壓,則汙染物被積壓在膜表麵,清洗的效果就會降低。清洗時盡可能地通過低壓,高流速的方式,增加水平方向的剪斷力把汙染物衝出
膜元件。清洗壓力一般建議控製在3.0kg以下,如果在3.0kg以下,很難達到流量要求時,則盡可能控製進水壓力,以不出產水為標準,一般進水壓力不能大於4.0kg,選擇清洗泵一般不超過5kg壓力,且剛開始清洗時,采用憋閥門的措施控製壓力,以防止爆膜。

4.低壓衝洗的頻率

在條件允許的情況下,建議經常對係統進行清洗。增加清洗的次數比延長1次清洗的時間更為有效。一般清洗的頻率推薦為1天1次以上。根據具體的情況,用戶可以自行規定清洗的頻率。清洗用水一般使用合格的預處理產水即可,清洗時的流量、時間以及壓力條件歸納在表5-5中。
 

低壓衝洗的條件


5.低壓衝洗的步驟

(1)停止裝罝

緩慢地降低操作壓力,逐步停止裝置。急速停車造成的壓力急速下降會形成水錘,將會對管道、壓力容器以及膜元件造成衝擊性損傷。

(2)調節閥門

首先全開濃縮水閥門;然後關閉進水閥門;接著全開產水閥門(如關閉係統後關閉了產水閥門)。如果錯誤地關閉產水閥門,壓力容器中的後端的膜元件可能因為產水背壓而造成膜元件機械性損傷。

(3)清洗作業

首先啟動低壓清洗泵;然後緩慢地打開進水閥,同時觀察濃縮水流量計的流量;調節進水閥門直至流量和壓力調節到設計值:最後在10~15min後慢慢地關閉進水閥門,停止進水泵,至清洗完成,恢複其他控製部件歸位。

(二)常規在線化學清洗法

低壓衝洗並不能保證汙染物清洗完全,在運行過程中汙染物是不斷積累的,必須清除。而選擇適宜的化學清洗藥劑及合理的清洗方案涉及許多因素,首先要與設備製造商、RO膜元件廠商或RO特用化學藥劑及服務人員取得聯係。確定主要的汙染物,選擇合適的化學清洗藥劑。有時針對某種特殊的汙染物或汙染狀況,要使用RO藥劑製造商的專用化學清洗藥劑,並且在應用時,要遵循藥劑供應商提供的產品性能及使用說明,特殊情況下可針對具體情況,從反滲透裝置中取出已發生汙染的單支膜元件進行測試和清洗試驗,以確定合適的化學藥劑和清洗方案。

為達到最佳的清洗效果,有時會使用多種化學清洗藥劑進行組合清洗。典型的程序是先進行低pH清洗,去除礦質垢汙染物,然後再進行高pH清洗,去除有機物。有些情形下,是先進行高pH清洗,去除油類或有機汙染物,再進行低pH清洗。有些清洗溶液中加入了洗滌劑以幫助去除嚴重的生物和有機碎片垢物;同時,可用其他藥劑如EDTA整合劑來輔助去除膠體、有機物、微生物及硫酸鹽垢。需要慎思的是如果選擇了不適當的化學清洗方法和藥劑,汙染情況會更加惡化,甚至會造成不可逆的破壞。

1.化學清洗的要求

①選用專用的化學藥劑,首先要確保其已由藥劑供應商認定並符合膜元件的要求。

②如果正在使用指定的化學藥劑,要確認其已在RO膜供應商的技術手冊中列出,並符合技術耍求。

③影響清洗效果的因素是多方麵的,應該采用組合式方法完成清洗工作,包括適宜的清洗pH、溫度及接觸時間等參數,這將會有利於增強清洗效果。

④在推薦的最佳濕度下進行清洗,同時應盡可能減少化學藥劑與膜元件的接觸次數,盡量縮短清洗時間,以求達到最好的清洗效率和延長膜元件壽命的效果。

⑤應該謹慎地控製清洗液的pH範圍,可延長膜元件的使用壽命。保守的pH範圍是4~10,允許使用的最大範圍為2~12。

⑥典型的、最有效的清洗方法是從高pH至低pH溶液進行清洗,由於高pH會增加膜孔擴張,使電導率升高,再以低pH藥劑使膜孔緊縮,運行72h以上時間後可以恢複,為保證係統脫鹽率,建議先高pH後低pH進行清洗;如果為擴大產水量,可采用先低pH後高pH進行清洗:另外當清洗油汙染脫的元件時不能從低pH開始,因為油在低pH時會固化。

⑦如果係統已發生生物汙染,就要考慮在清洗時加入一個殺菌化學清洗步驟。殺菌操作可在清洗後立即進行,也可在清洗前或運行期間定期進行(如一裏期一次),連續加入一定的劑量,必須確認所使用的殺菌劑與膜元件相容,不會帶來任何對人的健康存害的風險,並能有效地控製生物活性,且成本低。極端pH交替清洗時,基本上已達到殺菌的效果,所以可以省去殺菌剝離這一過程。

⑧為安全起見,要確保在清洗時所有的軟管和管路吋承受清洗溫度、壓力和pH條件下的操作。

⑨為保證安全,溶解化學藥品時,切記要慢慢地將化學藥劑加入充足的水中並同時進行攪拃。

⑩從安全方麵考慮,不能將酸與苛性(腐蝕性)物質混合。在要使用下一種溶液之前,應從RO係統中徹底衝洗幹淨滯留的前一種化學清洗溶液。

⑪所有清洗藥劑必須完全溶解於水中,不能有渾濁沉澱現象。

⑩當清洗過程中發現清洗液髒到一定程度時,為避免使清洗下來的汙染物重新吸附於反滲透膜中,建議更換新的藥劑繼續清洗。

2.清洗用藥品

膜元件用的常規清洗藥品

 

表5-6列舉了膜元件用的常規清洗藥品,這些酸性或堿性的清洗劑是標準的清洗藥品,酸性清洗劑用於清除包括鐵汙染在內的無機汙染物,而堿性清洗劑用於清洗包括微生物在內的有機汙染物,由於使用硫酸會引起硫酸鈣沉澱的危險,不應選作清洗劑。最好采用膜係統的產水配製清洗液,當然在很多情況下也對以使用預處理合格的出水來配製清洗液,原水可能緩衝容量很大,需要消耗更多的酸或堿才能達到規定的pH,酸性清洗的pH≈2,堿性清洗的pH≈12。

RO膜元件在任何情況下均不得與遊離氯接觸,遊離氯氧化膜元件將會造成永久性的損傷。因此,在進行管路和設備滅菌操作、使用清洗劑與貯存保護劑之後均應特別注意膜係統給水中是否含有遊離氯。如不確定則應進行相應的檢測,如存在遊離氯殘留物,可使用亞硫酸氫鈉將其還原,並滿足反應時間以保證氧化還原反應充分進行。遊離氯為1.0x10-6時需添加亞硫酸氫鈉1.8~3.0X10-6。

反滲透膜元件在質量擔保期內,建議毎次膜元件的清洗應首先與供應商取得聯係,協商後再進行。

在清洗溶液中,應避免使用陽離子表麵活性劑及兩性表麵活性劑。使用這些藥品與膜元件接觸後,可能導致脫元件產水量及產水品質不可逆轉的下降。

3.pH值的影響

采用同一種清洗液去除同一種汙垢,清洗強度不同,所要求的清洗pH值也不同,產生的效果也不同,表5-7列出了在清洗不同的汙染物時所推薦的化學溶液的pH值。重要提示:要從化學品供應商處力求得到化學藥劑的性能參數、操作指南和安全注意事項,並且在處理和保存所有化學品時嚴格按照說明書要求執行。

不同汙垢化學清洗的最佳pH值

 

4.常規藥劑的配製

表5-8提供的清洗溶液是將一定重量(或體積)的化學藥品加入0.379m3的潔淨水中(RO產品水或不含遊離氯的水)。溶液是按所用化學藥品和水量的比例配製的。溶劑是RO產品水或去離子水,無遊離氯和硬度。清洗液進入膜元件之前,要求徹底混合均勻,並按照目標值調節pH和溫度。常規的清洗方法基於用化學清洗溶液循環清洗1h和1種任選的化學藥劑浸1h的操作而設定的。

清洗液配方

 

在較高溫度下清洗能力和清洗藥劑的溶解性會有明顯改善,溢度越高,清洗效果越好,溫度越低,效果越差;但每種反滲透膜元件對溫度都有一定的極限適應值,因此必須參考不同膜手冊的規定進行加熱。在清洗過程中,汙染物會消耗清洗藥品,pH值會因此發生變化,同時藥品的清洗效力也會降低。化學清洗時需要隨時監測pH的變化,及時調節pH值。當係統汙染嚴重時,洗到一定程度需要補加一定量的清洗劑,一般測定pH值偏離設定值0.5以上時,需要再進行化學藥品添加。