國內(nèi)反滲透水處理技術(shù)存在問題及改進(jìn)措施

1、5Industrial Water &Wastewater工業(yè)用水與廢水Vol. 30No. 41999(安徽省工業(yè)工程 設(shè)計院合肥230022國內(nèi)反滲透水處理技術(shù)存在問題及改進(jìn)措施陳效勤摘要 :制藥行業(yè)應(yīng)用反滲透水處理技術(shù)日益廣泛 , 但在技術(shù)和管理上存在一些問題 , 筆者廣泛調(diào) 研了制藥行業(yè)幾十套反滲透水處理設(shè)備 , 結(jié)合我國實情 , 提出反滲透水處理設(shè)備的一些完善措施 。關(guān)鍵詞 :預(yù)處理 ; 反滲透 ; 水處理 中圖分類號 :TU991 26文獻(xiàn)標(biāo)識碼 :B文章編號 :1006-4826(1999 04-0005-03A Summar y of the Existin g Pro

2、blemsin Reverse Osmosis Water Treatment Technolo gy and the Im p rovin g MeasuresC HEN Xiao _qinABSTRACT:Reverse osm osis water treatment techni q ue has been more and more widel y a pp lied in p harmaceu tical industry. But a few problems exist in the technology and management. After widely investi

3、gating and studying dozens sets of reverse osm osis water treatm ent e q ui p m ent in p harm aceutical industr y , considerin g the actual conditions of China, the writer p ro p osed some im p rovin g and com p lem entar y measures for reverse osmosis water treatment e q ui p ment.KEYWORDS:pretreat

4、m ent; reverse osm osis; water treatm ent 收稿日期 :1999-08-16圖 1工藝流程簡圖原水泵 機(jī)械過濾 器 活性碳吸附 原水箱 熱交換器淡水箱高壓泵R O 裝置!混合床 保安過濾器紫外線殺菌 膜濾 純水泵 純水箱供用戶 (或貯存 概述制藥生產(chǎn)工藝用水可分為原料藥用水和制劑用 水。制劑用水又分為口服藥用水和注射藥用水。除 原料藥配料用水可用自來水外 , 其余均須用純水。反滲透 (RO 是水處理中高精技術(shù) , 90年代中期 起在我國的醫(yī)藥行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用 , 它的使用 極大地延長了傳統(tǒng)的離子交換設(shè)備的再生周期 , 減 少了酸堿排放量 , 有利地保

5、護(hù)了生態(tài)環(huán)境。隨著 藥 品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范 #(GMP 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的深入貫徹 與實施 , 全國許多藥廠相繼進(jìn)行技術(shù)改造 , 陸續(xù)引進(jìn) 國外的先進(jìn)技術(shù)和裝備 , RO 水處理技術(shù)及設(shè)備逐漸 被制藥行業(yè)所采用。 1常用的反滲透水處理工藝方案 常用工藝流程見圖 1。2反滲透設(shè)備在應(yīng)用中存在的問題反滲透除鹽較其他除鹽裝置 , 如 :蒸發(fā)器、 電滲 析、 復(fù)床等 , 有著獨到的特點和優(yōu)勢 , 反滲透國產(chǎn)化 的工作也日益得到重視。隨著反滲透技術(shù)應(yīng)用的增多 , 出現(xiàn)的問題也日益嚴(yán)重。筆者近年來對反滲透 水處理裝置的應(yīng)用進(jìn)行了廣泛調(diào)研 , 共收集了全國 各地各行業(yè)的 RO 水處理裝置 99套資料 , 其中全套

6、國外引進(jìn)的 76套 , 部分國產(chǎn)、 部分引進(jìn)的設(shè)備共同 組成的有 13套 , 全套設(shè)備均為國產(chǎn)的有 10套。 經(jīng)整 理研究發(fā)現(xiàn) , 全套進(jìn)口的正常使用率為 30%; 部分 國產(chǎn)、 部分引進(jìn)的設(shè)備正常使用率為 60%; 全套國 產(chǎn)的正常使用率為 10%。 上述問題的出現(xiàn)主要有以 下幾方面原因 : 全套進(jìn)口設(shè)備由于原水水質(zhì)的不同 , 缺乏技 術(shù)論證及工藝修改 , 照搬照抄 , 不適合我國實情。所加藥 加 藥 加藥 專 論 與 綜 述Industrial Water &Wastewater 工業(yè)用水與廢水 Vol. 30No. 41999專 論 與 綜 述 以反滲透進(jìn)水一定要根據(jù)原水水質(zhì)的不

7、同進(jìn)行預(yù)處理 , 以滿足設(shè)備對進(jìn)水水質(zhì)的要求。%有些技術(shù)能力較差的企業(yè) , 不懂得反滲透裝置膜元件及其數(shù)量的合理選擇 , 膜元件的合理排列等 , 造成部分膜元件在非正常情況下運行。&國產(chǎn)膜質(zhì)量不過關(guān)。 膜的質(zhì)量的好壞直接影響到鹽及其它雜質(zhì)的去除率 , 美國陶氏化學(xué)公司生產(chǎn)的 Filmtec 復(fù)合膜 , 其截留率可穩(wěn)定在 90%以上。 運行管理不嚴(yán)。系統(tǒng)運行時 , 壓力要處于膜的可承受的工作壓力范圍 , 防止超強(qiáng)度 , 超負(fù)荷運行 , 使膜產(chǎn)生機(jī)械性損傷 , 導(dǎo)致泄漏發(fā)生。當(dāng)反滲透系統(tǒng)運行一段時間后 , 出現(xiàn)制水量銳減 , 制水水質(zhì)惡化或者壓差增高時 , 說明膜已需要清洗 , 此時應(yīng)將機(jī)

8、器轉(zhuǎn)換成清洗狀態(tài) , 使系統(tǒng)自行清洗 , 即可恢復(fù)膜的功能。3技術(shù)改進(jìn)3 1機(jī)械過濾器的設(shè)計進(jìn)口設(shè)備正常使用率低的主要原因是預(yù)處理設(shè)備沒有結(jié)合我國原水水質(zhì)差的特點 , 機(jī)械過濾器反沖洗不徹底 , 上層濾砂結(jié)塊 , SDI(污染指標(biāo) 升高 , 造成了膜的污堵 , 影響系統(tǒng)運行。 RO 裝置一般要求SDI<4(各膜元件生產(chǎn)商對 SDI 有不同的要求 , 要達(dá)到上述要求 , 筆者通過調(diào)研及實踐提出以下建議 :3 1 1機(jī)械過濾器的選擇結(jié)合我國原水水質(zhì)及設(shè)備材質(zhì)、 填料的情況 , 建議使用雙層過濾料過濾器。從過濾的機(jī)理來說 , 應(yīng)由大而小 , 而實際上機(jī)械過濾器都是通過上層最細(xì)的砂層來截留 ,

9、故最上層砂容易堵塞、 結(jié)塊 , 水頭損失增長快。若在砂上層再添加顆粒狀無煙煤則增加容污能力 , 運行周期長 , 水頭損失增長較慢 , 實踐中應(yīng)用效果良好。3 1 2機(jī)械過濾器的反沖洗機(jī)械過濾器由于內(nèi)部裝填石英砂比重較大 , 反沖不易 , 許多系統(tǒng)運行不穩(wěn)定是忽視了反沖洗徹底、干凈這個過程 , 系統(tǒng)上設(shè)置的反沖裝置均達(dá)不到反沖洗強(qiáng)度的要求 , 這是許多水處理設(shè)備生產(chǎn)廠及工程公司存在的問題。經(jīng)筆者與某處理設(shè)備有限公司共同研究及實踐 , 采用氣、 水反復(fù)沖洗的方法 , 機(jī)械過濾器污堵后的反沖洗效果十分明顯 , 砂層清洗情況十分干凈 , 性能恢復(fù)良好 , 具體措施是 : 在設(shè)計反沖洗裝置時 , 反沖泵

10、、 管道必須符合反沖洗量的要求 , 反沖洗強(qiáng)度為 1215L/(s m 2 ;%采用壓縮空氣擦洗濾料 , 使濾料表面的污泥 等物脫落 , 其強(qiáng)度為 1825L/(s m 2 。3 1 3內(nèi)部填料的選擇內(nèi)部填料 , 根據(jù)其排水結(jié)構(gòu)的不同可選用不同 粒徑的石英砂 , 但最上層石英砂粒徑應(yīng)在 0 3mm 。 在最上部裝填 0 51 0mm 顆粒無煙煤 , 其高度不 低于 200mm 。3 2活性碳吸附的應(yīng)用活性碳吸附器主要有二個功能 : 吸附水中部 分有機(jī)物 , 吸附率為 60%左右 ; %吸附水中余氯。 對 于直接抽取地下水的用戶 , 可取消活性碳 , 若硬度較 大則選用軟水器 , 地表水則必須使

11、用活性碳 , 因為水 中殺菌劑活性余氯具有較強(qiáng)的氧化性 , 會損壞 RO 膜 , 根據(jù) RO 系統(tǒng)進(jìn)水要求余氯 <0 1m g /L, 所以用 活性碳去吸附余氯。另外活性碳脫除余氯并不是單 純的吸附作用 , 而是在其表面發(fā)生催化作用 , 所以活 性碳不存在吸附飽和的問題 , 只是損失碳而己。 3 3混凝藥劑的選擇在機(jī)械過濾器前加入各種凝聚劑及高分子絮凝 劑 , 以去除水中懸浮物、 膠體等雜質(zhì) , 但如果不根據(jù) 水源實情 , 一味地添加 , 不僅改善不了水質(zhì) , 相反會 因藥劑本身或藥劑中所含雜質(zhì)而使水中帶入對 RO 膜有害的物質(zhì) , 國內(nèi)有許多制藥廠水處理系統(tǒng)存在 上述問題。 所以藥劑的

12、選擇大有講究。 根據(jù) RO 膜的 特點 : 凝聚劑應(yīng)避免使用鋁鹽類。 鋁鹽類凝聚劑使 凝聚過程中易產(chǎn)生鋁膠 , 進(jìn)入 RO 表面后不易清洗 ; %不應(yīng)使用陽離子型高分子絮凝劑。 RO 膜為 陰離子型 , 陽離子型高分子絮凝劑易與膜結(jié)合生成 一種難以清洗的高分子膜。如果不重視上述情況 , 輕則減短膜壽命 , 重則部分膜元件報廢。同時藥劑 之間的兼容性也不容忽視 , 如選用了 ST 高分子絮凝 劑應(yīng)配合 Argo AF150ul 同時使用。3 4RO 系統(tǒng)的探討3 4 1保安過濾器的重要性保安過濾器主要目的是為了保證 RO 進(jìn)水不損 壞膜組件 , 一般選用過濾孔徑為 5 m, 根據(jù)前后壓 差來確定

13、調(diào)換濾芯 , 壓差控制在 58 8kPa 以內(nèi)。 目前國內(nèi)系統(tǒng)均選用線繞或折迭二種一次性濾 芯 , 即使前后壓差不大的濾芯 , 使用時間也不 宜過 長 , 因為濾芯易滋長細(xì)菌 , 建議采用 1415t/(h m 2 (m 2為濾芯過濾面積。 6Industrial Water &Wastewater 工業(yè)用水與廢水 Vol. 30No. 419993 4 2阻垢劑的使用反滲透膜污染可分為 :生物污染、 懸浮物污染、 化學(xué)污染、 膠體污染、 細(xì)菌污染等。目前反滲透系統(tǒng) 中阻垢劑使用最多的為六偏磷酸鈉 , 但六偏磷酸鈉 易分解成磷酸根 , 而磷酸根又是細(xì)菌的營養(yǎng)源 , 所以 使用不當(dāng)易造成

14、生物污染。另外六偏磷酸鈉不易溶 解 , 本身的結(jié)垢也影響系統(tǒng)的運行。筆者調(diào)研了幾 家系統(tǒng)運行良好的廠家 , 發(fā)現(xiàn)均使用英國產(chǎn) FLO CON260產(chǎn)品 , 該產(chǎn)品做為阻垢劑同時具有 : 可抑制細(xì)菌生長而延長清洗周期 ;%可防止原水中溶解和不溶解的鐵形成鐵膠 而影響系統(tǒng)運行和造成膜不可逆污染 ;&提高了飽和臨界值 (LSI 值可達(dá) 2 5 , 對絕大 部分原水可以不加酸 , 對小部分原水也可大量減少 酸的投加 , 從而降低了反滲透出水中 CO 2; 藥劑的成份穩(wěn)定 , 可以長時間存放及開蓋使 用。 為了保證 RO 系統(tǒng)的正常運行 , 除了選用適宜的 阻垢劑品種之外 , 還應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)對

15、加藥量進(jìn)行 計算 , 英國 Argo 已開發(fā)成套軟件 , 只需將原水水質(zhì) 輸入電腦 , 各種藥劑用量由程序確定。3 4 3大流量沖洗的配置反滲透在水質(zhì)分離過程中 , 膜表面含有許多污 染物 , 由于水分離方向與水流方向呈 90(關(guān)系 , 所以 膜表面污染物部分可通過大量沖洗來去除 , 實際上 原來國產(chǎn)組裝設(shè)備均忽視了該清洗裝置 , 而進(jìn)口設(shè) 備上均配備了清洗裝置。目前筆者接觸的一些水處 理設(shè)備工程公司 , 均已開發(fā) PLC 自控大流量沖洗系 統(tǒng) , 該套裝置有利于 RO 膜使用壽命的延長。 3 4 4化學(xué)清洗液的選擇RO 系統(tǒng)在正常運行情況下 , 每年只需清洗 3、 4次 , 不同的污染應(yīng)選用

16、不同的藥劑。國內(nèi)一般選用檸檬酸及 EDTA 為主要成份 , 但往往清洗效果不佳 ,而進(jìn)口清洗液清洗效果明顯。如蚌埠第一制藥廠 ,由于淮河水污染嚴(yán)重 , 操作管理又存在一些問題 , 結(jié)果造成 RO 膜嚴(yán)重污堵 , 通過 3、 4次酸洗堿洗 , 均無明顯效果。針對上述情況 , 筆者與設(shè)備生產(chǎn)廠分析了污堵原因 , 基本判定為生物污染 , 大膽使用有針對性的進(jìn)口化學(xué)清洗藥劑 FI OCLEAN MC11后 , 基本恢復(fù)原有性能 , 且加強(qiáng)管理后運行至今性能穩(wěn)定。3 4 5反滲透裝置的設(shè)計RO 裝置設(shè)計計算有一套復(fù)雜的計算方式 , 目前國外各膜元件商均已開發(fā)了專用軟件 , 只要設(shè)計人員根據(jù)原水水質(zhì)報告及各膜元件性能初步確定方案 , 然后將原水水質(zhì)輸入電腦 , 由