国内反渗透水处理技术存在问题及改进措施

1、5Industrial Water &Wastewater工业用水与废水Vol. 30No. 41999(安徽省工业工程 设计院合肥230022国内反渗透水处理技术存在问题及改进措施陈效勤摘要 :制药行业应用反渗透水处理技术日益广泛 , 但在技术和管理上存在一些问题 , 笔者广泛调 研了制药行业几十套反渗透水处理设备 , 结合我国实情 , 提出反渗透水处理设备的一些完善措施 。关键词 :预处理 ; 反渗透 ; 水处理 中图分类号 :TU991 26文献标识码 :B文章编号 :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图 1工艺流程简图原水泵 机械过滤 器 活性碳吸附 原水箱 热交换器淡水箱高压泵R O 装置!混合床 保安过滤器紫外线杀菌 膜滤 纯水泵 纯水箱供用户 (或贮存 概述制药生产工艺用水可分为原料药用水和制剂用 水。制剂用水又分为口服药用水和注射药用水。除 原料药配料用水可用自来水外 , 其余均须用纯水。反渗透 (RO 是水处理中高精技术 , 90年代中期 起在我国的医药行业得到了广泛的应用 , 它的使用 极大地延长了传统的离子交换设备的再生周期 , 减 少了酸碱排放量 , 有利地保

5、护了生态环境。随着 药 品生产质量管理规范 #(GMP 技术标准的深入贯彻 与实施 , 全国许多药厂相继进行技术改造 , 陆续引进 国外的先进技术和装备 , RO 水处理技术及设备逐渐 被制药行业所采用。 1常用的反渗透水处理工艺方案 常用工艺流程见图 1。2反渗透设备在应用中存在的问题反渗透除盐较其他除盐装置 , 如 :蒸发器、 电渗 析、 复床等 , 有着独到的特点和优势 , 反渗透国产化 的工作也日益得到重视。随着反渗透技术应用的增多 , 出现的问题也日益严重。笔者近年来对反渗透 水处理装置的应用进行了广泛调研 , 共收集了全国 各地各行业的 RO 水处理装置 99套资料 , 其中全套

6、国外引进的 76套 , 部分国产、 部分引进的设备共同 组成的有 13套 , 全套设备均为国产的有 10套。 经整 理研究发现 , 全套进口的正常使用率为 30%; 部分 国产、 部分引进的设备正常使用率为 60%; 全套国 产的正常使用率为 10%。 上述问题的出现主要有以 下几方面原因 : 全套进口设备由于原水水质的不同 , 缺乏技 术论证及工艺修改 , 照搬照抄 , 不适合我国实情。所加药 加 药 加药 专 论 与 综 述Industrial Water &Wastewater 工业用水与废水 Vol. 30No. 41999专 论 与 综 述 以反渗透进水一定要根据原水水质的不

7、同进行预处理 , 以满足设备对进水水质的要求。%有些技术能力较差的企业 , 不懂得反渗透装置膜元件及其数量的合理选择 , 膜元件的合理排列等 , 造成部分膜元件在非正常情况下运行。&国产膜质量不过关。 膜的质量的好坏直接影响到盐及其它杂质的去除率 , 美国陶氏化学公司生产的 Filmtec 复合膜 , 其截留率可稳定在 90%以上。 运行管理不严。系统运行时 , 压力要处于膜的可承受的工作压力范围 , 防止超强度 , 超负荷运行 , 使膜产生机械性损伤 , 导致泄漏发生。当反渗透系统运行一段时间后 , 出现制水量锐减 , 制水水质恶化或者压差增高时 , 说明膜已需要清洗 , 此时应将机

8、器转换成清洗状态 , 使系统自行清洗 , 即可恢复膜的功能。3技术改进3 1机械过滤器的设计进口设备正常使用率低的主要原因是预处理设备没有结合我国原水水质差的特点 , 机械过滤器反冲洗不彻底 , 上层滤砂结块 , SDI(污染指标 升高 , 造成了膜的污堵 , 影响系统运行。 RO 装置一般要求SDI<4(各膜元件生产商对 SDI 有不同的要求 , 要达到上述要求 , 笔者通过调研及实践提出以下建议 :3 1 1机械过滤器的选择结合我国原水水质及设备材质、 填料的情况 , 建议使用双层过滤料过滤器。从过滤的机理来说 , 应由大而小 , 而实际上机械过滤器都是通过上层最细的砂层来截留 ,

9、故最上层砂容易堵塞、 结块 , 水头损失增长快。若在砂上层再添加颗粒状无烟煤则增加容污能力 , 运行周期长 , 水头损失增长较慢 , 实践中应用效果良好。3 1 2机械过滤器的反冲洗机械过滤器由于内部装填石英砂比重较大 , 反冲不易 , 许多系统运行不稳定是忽视了反冲洗彻底、干净这个过程 , 系统上设置的反冲装置均达不到反冲洗强度的要求 , 这是许多水处理设备生产厂及工程公司存在的问题。经笔者与某处理设备有限公司共同研究及实践 , 采用气、 水反复冲洗的方法 , 机械过滤器污堵后的反冲洗效果十分明显 , 砂层清洗情况十分干净 , 性能恢复良好 , 具体措施是 : 在设计反冲洗装置时 , 反冲泵

10、、 管道必须符合反冲洗量的要求 , 反冲洗强度为 1215L/(s m 2 ;%采用压缩空气擦洗滤料 , 使滤料表面的污泥 等物脱落 , 其强度为 1825L/(s m 2 。3 1 3内部填料的选择内部填料 , 根据其排水结构的不同可选用不同 粒径的石英砂 , 但最上层石英砂粒径应在 0 3mm 。 在最上部装填 0 51 0mm 颗粒无烟煤 , 其高度不 低于 200mm 。3 2活性碳吸附的应用活性碳吸附器主要有二个功能 : 吸附水中部 分有机物 , 吸附率为 60%左右 ; %吸附水中余氯。 对 于直接抽取地下水的用户 , 可取消活性碳 , 若硬度较 大则选用软水器 , 地表水则必须使

11、用活性碳 , 因为水 中杀菌剂活性余氯具有较强的氧化性 , 会损坏 RO 膜 , 根据 RO 系统进水要求余氯 <0 1m g /L, 所以用 活性碳去吸附余氯。另外活性碳脱除余氯并不是单 纯的吸附作用 , 而是在其表面发生催化作用 , 所以活 性碳不存在吸附饱和的问题 , 只是损失碳而己。 3 3混凝药剂的选择在机械过滤器前加入各种凝聚剂及高分子絮凝 剂 , 以去除水中悬浮物、 胶体等杂质 , 但如果不根据 水源实情 , 一味地添加 , 不仅改善不了水质 , 相反会 因药剂本身或药剂中所含杂质而使水中带入对 RO 膜有害的物质 , 国内有许多制药厂水处理系统存在 上述问题。 所以药剂的

12、选择大有讲究。 根据 RO 膜的 特点 : 凝聚剂应避免使用铝盐类。 铝盐类凝聚剂使 凝聚过程中易产生铝胶 , 进入 RO 表面后不易清洗 ; %不应使用阳离子型高分子絮凝剂。 RO 膜为 阴离子型 , 阳离子型高分子絮凝剂易与膜结合生成 一种难以清洗的高分子膜。如果不重视上述情况 , 轻则减短膜寿命 , 重则部分膜元件报废。同时药剂 之间的兼容性也不容忽视 , 如选用了 ST 高分子絮凝 剂应配合 Argo AF150ul 同时使用。3 4RO 系统的探讨3 4 1保安过滤器的重要性保安过滤器主要目的是为了保证 RO 进水不损 坏膜组件 , 一般选用过滤孔径为 5 m, 根据前后压 差来确定

13、调换滤芯 , 压差控制在 58 8kPa 以内。 目前国内系统均选用线绕或折迭二种一次性滤 芯 , 即使前后压差不大的滤芯 , 使用时间也不 宜过 长 , 因为滤芯易滋长细菌 , 建议采用 1415t/(h m 2 (m 2为滤芯过滤面积。 6Industrial Water &Wastewater 工业用水与废水 Vol. 30No. 419993 4 2阻垢剂的使用反渗透膜污染可分为 :生物污染、 悬浮物污染、 化学污染、 胶体污染、 细菌污染等。目前反渗透系统 中阻垢剂使用最多的为六偏磷酸钠 , 但六偏磷酸钠 易分解成磷酸根 , 而磷酸根又是细菌的营养源 , 所以 使用不当易造成

14、生物污染。另外六偏磷酸钠不易溶 解 , 本身的结垢也影响系统的运行。笔者调研了几 家系统运行良好的厂家 , 发现均使用英国产 FLO CON260产品 , 该产品做为阻垢剂同时具有 : 可抑制细菌生长而延长清洗周期 ;%可防止原水中溶解和不溶解的铁形成铁胶 而影响系统运行和造成膜不可逆污染 ;&提高了饱和临界值 (LSI 值可达 2 5 , 对绝大 部分原水可以不加酸 , 对小部分原水也可大量减少 酸的投加 , 从而降低了反渗透出水中 CO 2; 药剂的成份稳定 , 可以长时间存放及开盖使 用。 为了保证 RO 系统的正常运行 , 除了选用适宜的 阻垢剂品种之外 , 还应根据原水水质对

15、加药量进行 计算 , 英国 Argo 已开发成套软件 , 只需将原水水质 输入电脑 , 各种药剂用量由程序确定。3 4 3大流量冲洗的配置反渗透在水质分离过程中 , 膜表面含有许多污 染物 , 由于水分离方向与水流方向呈 90(关系 , 所以 膜表面污染物部分可通过大量冲洗来去除 , 实际上 原来国产组装设备均忽视了该清洗装置 , 而进口设 备上均配备了清洗装置。目前笔者接触的一些水处 理设备工程公司 , 均已开发 PLC 自控大流量冲洗系 统 , 该套装置有利于 RO 膜使用寿命的延长。 3 4 4化学清洗液的选择RO 系统在正常运行情况下 , 每年只需清洗 3、 4次 , 不同的污染应选用

16、不同的药剂。国内一般选用柠檬酸及 EDTA 为主要成份 , 但往往清洗效果不佳 ,而进口清洗液清洗效果明显。如蚌埠第一制药厂 ,由于淮河水污染严重 , 操作管理又存在一些问题 , 结果造成 RO 膜严重污堵 , 通过 3、 4次酸洗碱洗 , 均无明显效果。针对上述情况 , 笔者与设备生产厂分析了污堵原因 , 基本判定为生物污染 , 大胆使用有针对性的进口化学清洗药剂 FI OCLEAN MC11后 , 基本恢复原有性能 , 且加强管理后运行至今性能稳定。3 4 5反渗透装置的设计RO 装置设计计算有一套复杂的计算方式 , 目前国外各膜元件商均已开发了专用软件 , 只要设计人员根据原水水质报告及各膜元件性能初步确定方案 , 然后将原水水质输入电脑 , 由