反滲透膜化學(xué)清洗技術(shù)

1、反滲透膜化學(xué)清洗技術(shù)摘要：本文介紹了反滲透膜污堵的原因，反滲透裝置清洗的方法以及清洗時應(yīng)該注意的問題。關(guān)鍵詞：反滲透膜 CIP 化學(xué)清洗 污染1、概要在反滲透系統(tǒng)運(yùn)行過程中，反滲透膜表面會由于原水中泥澤、膠狀物、有機(jī)物、微生物等污染物質(zhì)的存在及膜分離過程中對難溶物質(zhì)的濃縮而產(chǎn)生的沉積，進(jìn)而形成對反滲透膜的污染。我們都知道，反滲透系統(tǒng)的預(yù)處理裝置是為盡可能多地去除引起膜污染的物質(zhì)而專門設(shè)計的，盡管如此，即便系統(tǒng)有著相當(dāng)完善的預(yù)處理設(shè)備也不能完全避免膜在使用過程中的污染，所以需要在設(shè)備運(yùn)行的過程中進(jìn)行周期性的去除膜系統(tǒng)中污染物的作業(yè)，這個操作過程就叫做反滲透系統(tǒng)的就地清洗（CIP，Cleaning

2、 In Place）。反滲透膜被污染后，就會出現(xiàn)系統(tǒng)產(chǎn)水量減少、鹽的透過率增加等膜性能方面的衰退。但由于反滲透設(shè)備在使用過程中，影響膜性能的其它主要因素（壓力、溫度等）的變化，膜污染的現(xiàn)象有可能被其它因素掩蓋，因此應(yīng)予以注意。目前，市面上大部分芳香聚酰胺反滲透復(fù)合膜，在較寬的pH值范圍內(nèi)具有相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性和一定的耐溫性，所以用戶可以對反滲透系統(tǒng)進(jìn)行非常有效的清洗。多年的工程實踐表明，若不及時對已產(chǎn)生一定程度污染的反滲透系統(tǒng)進(jìn)行清洗處理，想較為徹底地去除已長時間附著膜表面的污染物是非常困難的。一般在考慮膜系統(tǒng)清洗方案時，應(yīng)注意如下幾點： 應(yīng)把清洗排放廢液對環(huán)境的影響（EDTA，殺菌劑等）降低到最低

3、限度。 應(yīng)盡可能使本次清洗過程去除污染物最大化。 應(yīng)在清洗時對膜的損傷最小化（應(yīng)首先考慮選擇對膜性能 影響小的藥劑）。 在實際清洗操作時，在保證清洗效果的前提條件下，盡可能使清洗費用最低化2、反滲透膜發(fā)生污染的原因 不恰當(dāng)?shù)念A(yù)處理系統(tǒng)配備預(yù)處理裝置相對于原水水質(zhì)及流量不合適，或在系統(tǒng)內(nèi)未配備必要的工藝裝置和工藝環(huán)節(jié)。預(yù)處理裝置運(yùn)行不正常，即系統(tǒng)原有的預(yù)處理設(shè)備對原水SDI成分、濁度、膠狀物等的去除能力較低，預(yù)處理效果不理想。 系統(tǒng)選擇了不恰當(dāng)?shù)脑O(shè)備或設(shè)備材質(zhì)選擇不正確（泵、配管及其它）。 系統(tǒng)化學(xué)藥品注入裝置發(fā)生故障（酸、絮凝/助凝劑、阻垢/分散劑，還原劑及其它）。 設(shè)備間斷運(yùn)行或系統(tǒng)停止使用

4、后未采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施。 運(yùn)行管理人員不合理的設(shè)備操作與運(yùn)用（回收率、產(chǎn)水量、濃縮水量、壓差、清洗及其它）。 膜系統(tǒng)內(nèi)長時間的難溶沉淀物堆積。 原水組份變化較大或水源特性發(fā)生了根本的改變。 反滲透膜系統(tǒng)已發(fā)生了相當(dāng)程度的微生物污染。3、膜污染物質(zhì)分析 首先應(yīng)認(rèn)真分析在此之前所記錄的、能反映設(shè)備運(yùn)行狀況的近期設(shè)備運(yùn)行記錄資料。 分析原水水質(zhì)。 確認(rèn)之前已做的清洗結(jié)果。 分析系統(tǒng)運(yùn)行時在測定SDI值測試時留在濾膜上的異物質(zhì)。 分析反滲透系統(tǒng)配置的保安過濾器濾芯上的堆積物。 檢查原水流入系統(tǒng)的配管內(nèi)部和反滲透膜的進(jìn)水端的異物質(zhì)。各種污染物質(zhì)結(jié)垢時的表現(xiàn)（1）碳酸鹽垢結(jié)垢后表現(xiàn)：標(biāo)準(zhǔn)滲透水流量下降，或

5、是脫鹽率下降。原因：膜表面濃差極化增加（2）鐵/錳污染后表現(xiàn)：標(biāo)準(zhǔn)壓差升高（主要發(fā)生在裝置前端的膜元件），也可能引起透水量下降。通常錳和鐵會同時存在。（3）硫酸鹽垢若發(fā)生沉積，首先影響鹽濃度最高的系統(tǒng)最后面的膜元件，表現(xiàn)為二段壓差明顯升高。需要用專用清洗劑。（4）硅顆粒硅：污堵膜元件水流通道，導(dǎo)致系統(tǒng)壓差升高。采用0.4%二氯胺對于溶解嚴(yán)重污染的硅垢是有效的。膠硅：與顆粒硅相似。溶解硅：形成硅酸鹽析出，應(yīng)采用二氯胺清洗。（5）懸浮物/有機(jī)物污堵表現(xiàn)：透水量下降，一段壓差明顯升高。若給水SDI大于4或濁度大于1，有機(jī)物污染的可能性較大。（6）微生物污堵表現(xiàn)：標(biāo)準(zhǔn)壓差升高或標(biāo)準(zhǔn)透水量下降?？刹捎梅?/p>

6、氧化性殺菌劑加堿進(jìn)行清洗。（7）鐵細(xì)菌污堵表現(xiàn)：標(biāo)準(zhǔn)壓差升高?？刹捎肊DTA鈉鹽加堿進(jìn)行清洗。4、反滲透系統(tǒng)清洗時機(jī)的判斷與選擇 當(dāng)有下述情況發(fā)生之時應(yīng)對反滲透膜系統(tǒng)予以清洗 標(biāo)準(zhǔn)化后的設(shè)備產(chǎn)水量減少了1015%； 標(biāo)準(zhǔn)化后的膜系統(tǒng)運(yùn)行壓力增加了15% ； 標(biāo)準(zhǔn)化后的膜系統(tǒng)鹽透過率較初始正常值增加了1015%； 運(yùn)行壓差較初始作業(yè)時增加了15%（建議以設(shè)備最初運(yùn)行2548小時所得到的運(yùn)行記錄為標(biāo)準(zhǔn)化后對比依據(jù)）反滲透設(shè)備的性能參數(shù)與壓力、溫度、pH值、系統(tǒng)水回收率及原水含鹽濃度等諸多因素的變化有關(guān)。因此，依據(jù)初始試機(jī)時而得到的正常技術(shù)參數(shù)（產(chǎn)品水流量、壓力、壓差及系統(tǒng)脫鹽率）作為依據(jù)及與標(biāo)準(zhǔn)化

7、后現(xiàn)時系統(tǒng)數(shù)據(jù)比較是非常重要的。此外，清洗時間的選擇也因使用反滲透設(shè)備地區(qū)的原水水質(zhì)條件及環(huán)境特性的差異而有所不同，因此，有必要根據(jù)設(shè)備現(xiàn)場的條件施以適當(dāng)?shù)墓芾泶胧?。但是無論如何，對于任何一個設(shè)計優(yōu)良和管理完善的反滲透系統(tǒng)來說，化學(xué)清洗的最短周期均應(yīng)保證在累計連續(xù)運(yùn)行3個月以上，運(yùn)轉(zhuǎn)時間一般達(dá)到6-12個月左右最好，否則就必須考慮對原有系統(tǒng)的預(yù)處理設(shè)備或其運(yùn)行管理有所改善。5、清洗箱容積的確定及清洗液的用量計算清洗箱的容積和清洗液的用量可以通過以下幾種方式計算而獲得：1）運(yùn)用壓力容器的空體積和管道的空體積進(jìn)行估算：壓力容器的空體積為：V1 = NR2L其中： N = 每次清洗時的壓力容器數(shù)目

8、R = 壓力容器的半徑 L = 壓力容器的有效長度管道空容積體積為：V2=L1d2/4其中： L1 = 為清洗管道總長度 d = 為清洗管道直徑清洗箱總?cè)莘e(即清洗液配制量)：V= 1.2(V1+ V2)2）根據(jù)膜元件的型號規(guī)格和污染程度來計算清洗箱的容積和清洗液的配制量：對于正常污染情況：一般按每根4英寸的膜元件配制8.5升的清洗液；每根8英寸的膜元件按34升來配制清洗液的方法來計算反滲透清洗箱的容積。對于污染較為嚴(yán)重的情況：每根4英寸膜元件配制16升清洗液；每根8英寸膜元件按55升配制清洗液并由此而得到清洗箱的容積和清洗液的配制量。6、膜清洗過程1）首先用反滲透產(chǎn)品水(最好采用反滲透產(chǎn)品水

9、，也可以用符合反滲透進(jìn)水標(biāo)準(zhǔn)的軟化水或過濾水)沖洗反滲透膜組件和系統(tǒng)管道，2）用反滲透產(chǎn)品水至少應(yīng)該是合格的軟化水配制清洗液，并且保證混合均勻;在清洗前應(yīng)反復(fù)確認(rèn)清洗液pH值和溫度是否適宜。3）首先用正常清洗流量的1/2及4060PSI的運(yùn)行壓力向反滲透設(shè)備打入清洗液，并去除膜容器內(nèi)部存留的水。并把剛開始循環(huán)回來的部分清洗液排掉，防止清洗液被稀釋。在正常清洗時，清洗系統(tǒng)壓力控制準(zhǔn)則是采用幾乎使系統(tǒng)不能產(chǎn)出純水時的壓力為最好（即清洗系統(tǒng)供給壓力與原水和濃縮水間的壓差大小相等）。因為合適的清洗運(yùn)行壓力可使反滲透膜面上重新堆積異物質(zhì)的可能性降到最低的程度。4）清洗時，先將以前在壓力容器內(nèi)部存留的水排

10、凈.然后再把清洗過程產(chǎn)生濃縮水和產(chǎn)出水向清洗槽循環(huán)，并注意保持清洗液溫度穩(wěn)定。在開始進(jìn)行循環(huán)清洗前，要首先確認(rèn)清洗液溫度和pH值是否已符合標(biāo)準(zhǔn)。并對其回流清洗液的濁度等直觀情況進(jìn)行確認(rèn)：如果回流清洗液已明顯變色或變濁則應(yīng)重新準(zhǔn)備清洗液；若回流清洗液pH變化值超過0.5時，最好重新調(diào)整PH值或更換清洗液。5）在對系統(tǒng)進(jìn)行化學(xué)清洗時，一般操作方法是：首先對需要清洗的壓力容器采用低流量（1/2標(biāo)準(zhǔn)清洗流量）循環(huán)清洗515分鐘，然后再采用中流量（2/3標(biāo)準(zhǔn)清洗流量）循環(huán)清洗1015分鐘。6）然后停泵并關(guān)掉閥門，使膜元件浸泡在清洗液中，浸泡時間大致為1個小時。如膜污染情況較為嚴(yán)重或是清洗較難去除的污染物

11、，該過程的浸泡時間可適當(dāng)延長。為保證長時間浸泡時的清洗液溫度，也可采用反復(fù)進(jìn)行循環(huán)與浸泡相結(jié)合的方式。一般說來清洗液的溫度至少應(yīng)保持在20以上和40以下，適宜的清洗液溫度可增強(qiáng)清洗效果；請注意:溫度過低的清洗液可能在清洗過程中發(fā)生藥品沉淀。當(dāng)清洗液溫度過低時，清洗應(yīng)安排在將清洗液溫度升高到較為合適的溫度后在進(jìn)行。清洗時各反滲透壓力容器的流量控制壓力容器直徑（英寸） 每個反滲透壓力容器通過的標(biāo)準(zhǔn)清洗流量 GPM m3/hr2.5 5 1.14 10 2.38 40 9 7）在正常清洗時，在結(jié)束清洗液的浸泡之后，以標(biāo)準(zhǔn)清洗流量再次循環(huán)清洗2060分鐘一般即可以結(jié)束清洗。然后再用同樣容積的反滲透產(chǎn)品

12、水對反滲透膜組件進(jìn)行沖洗，并將沖洗水排入下水道中。在確認(rèn)沖洗干凈后，即可重新運(yùn)行反滲透設(shè)備。我們建議至少應(yīng)排放掉在化學(xué)清洗后重新運(yùn)行系統(tǒng)后15分鐘內(nèi)所生產(chǎn)出的產(chǎn)品水.并在對現(xiàn)場系統(tǒng)產(chǎn)品水水質(zhì)進(jìn)行認(rèn)真的化學(xué)分析結(jié)果確認(rèn)后，再將系統(tǒng)運(yùn)行所得到的系統(tǒng)產(chǎn)出水打入產(chǎn)品水水箱。另外，在采用多種藥品進(jìn)行清洗時，為防止化學(xué)藥品之間的化學(xué)反應(yīng)，在每次進(jìn)行清洗前產(chǎn)品水側(cè)排出的水最好也應(yīng)排凈。 若是多級設(shè)備，建議分級進(jìn)行清洗，以避免流量無法控制的局面即第一級流量太少或最末級流量過多，這樣做，也可以防止在第一級被洗掉的污染沉淀物又重新流入下一級，形成二次污染。8）若欲防止微生物的再次污染，在對系統(tǒng)進(jìn)行清洗之后，可用膜

13、廠商允許使用的殺菌溶液對膜系統(tǒng)進(jìn)行滅菌清洗，其操作方式同前。請注意：對滅菌清洗后的沖洗務(wù)必要徹底,以避免將消毒液帶入產(chǎn)品水中。7、附錄 聚酰胺復(fù)合膜元件一般清洗液 清洗液污染物 0.1%（W）NaOH或1.%（W）Na4EDTA【pH12/30（最大值）】 0.1%（W）NaOH或0.025%（W）Na-SDS【pH12/30（最大值）】 0.2%（W）HCl鹽酸 1.0%（W）Na2S2O4 0.5%（W）H3PO4磷酸 1.0%（W）NH2SO3H 2.0%（W）檸檬酸無機(jī)鹽垢(如CaCO3) 最好 可以 可以 可以硫酸鹽垢（CaSO4 BaSO4） 最好 可以 金屬氧化物（如鐵） 最好 可以 可以 可以無機(jī)膠體（淤泥） 最好 硅 可以 最好 微生物膜 可以 最好 有機(jī)物 作第一步清洗可以 作第一步清洗最好 作第二步清洗最好 1、（W）表示有效成分的重量百分含量；2、按順序污染物化學(xué)符號為：CaCO3表示碳酸鈣；CaSO4表示硫酸鈣；BaSO4表示硫酸鋇。3、按順序清洗化學(xué)品符號為：NaOH表示氫氧化鈉；Na4EDTA表示乙二胺四乙酸四納；Na-SDS表示十二烷基苯磺酸鈉鹽，又