反渗透装置运行管理中若干问题的探讨

反渗透装置运行管理中若干问题的探讨摘要：近几年来，随着超纯水在微电子、电力、生物工程、基本粒子研究等尖端工业的广泛应用，为使超纯水系统长期稳定地运行，关键在于反渗透装置的运行管理。本文从几个方面详细论述了用反渗透装置制造工业超纯水时，应注意的问题。关键字：反渗透装置超纯水反渗透膜脱水率产水率纯水及超纯纯水是目前微微电子、电力力（包括核电电）、生物工工程、基本粒粒子研究等尖尖端工业和科科学研究中不不可缺少的基基础材料之一一。目前工业业化制造超纯纯水的典型工工艺流程是反反渗透与离子子交换技术相相结合。由于于反渗透工程程不仅对阴阳阳离子具有90％以上的脱脱除率，而且且具有99％的除菌和和热源能力，同同时对中性的的二氧化硅和和分子量300以上的微量量有机物具有有较高的脱除除率。从而使使离子交换床床的再生周期期延长约10倍，废水排排放量是全离离子法的1／10左右，尤其其重要的是使使随后的混合合床出水的电电阻率长期稳稳定在17-188MΩ-cm（25℃）。因此，近近几年来，此此项技术日趋趋成熟，我国国已具有许多多专业生产反反渗透设备厂厂家，可为电电力、治金、轻轻工、汽车、半半导体、化工工、制药、食食品、医疗卫卫生等行业提提供高品质的的纯水。超纯纯水系统长期期稳定地运行行的关键是反反渗透装置的的运行管理。本本文就这一问问题作一综合合性的讨论，供供有关人员参参考。要使反渗透透装置得到长长期稳定的性性能，除了选选用组件和系系统工艺设计计合理以外，良良好的运行管管理是一个非非常重要的因因素，运行管管理认真、仔仔细、严格可可延长反渗透透膜元件的使使用寿命，反反之要使反渗渗透装置达到到设计指标也也是困难的，因因此，在长期期运行管理中中应着重注意意如下问题。1严格控控制运行条件件根据用户原原水分析报告告，为了满足足对脱盐率、产产水率、回收收率、寿命等等要求，选择择合适的组件件进行设计，组组装反渗透装装置。操作压压力、回收率率（或浓水排排放量）、进进水的SDI（污染指数数）、PH、余氯和温温度是反渗透透装置的主要要运行控制参参数；脱盐率率、产水量和和装置的压力力降是三个主主要监视性能能参数。操作作管理人员必必须严格遵守守，绝不能随随意改变操作作条件。特别别要防止提高高回收率来增增加产水量，导导致反渗透膜膜面产生结垢垢；要防止在在SDI值超标的情情况下继续运运行，导致反反渗透膜的堵堵塞；要防止止在允许最大大压差以上继继续工作而造造成膜元件的的破坏性损坏坏。2防止碳酸钙钙、硫酸钙和和二氧化硅的的沉淀在超纯水制制造系统中，原原水往往是苦苦咸水或城市市自来水，而而CaCO3、CaSO4、SIO2是反渗透膜膜面形成水垢垢的三种主要要物质。在工工程中，往往往在保安过滤滤器前注入酸酸，降低pH值来防止CaCO3的沉淀，对对醋纤膜讲，调调节进水PH值的另一个个重要作用是是降低膜的水水解速度；注注入SHMP或FLOCOON－100络合剂来防防止CaSO4的沉淀；或或者在预处理理系统中设置置软化器来同同时防止CaCO3和CaSO4的沉淀；SiO2的沉淀一般般通过提高进进水温度或降降低回收率来来防止；但由由于原水中的的各种离子是是随季节的变变化而变化，特特别在工厂改改变水源后，变变化则更大，因因此，己投入入运行的反渗渗透系统，对对进水和排放放水每季度进进行一次全面面分析，通过过计算LSI指数，硫酸酸钙浓度积来来预测反渗透透膜面是否产产生碳酸钙、硫硫酸钙的沉淀淀是十分必要要的。当反渗渗透浓水的LSI＜0，浓度积＜10×100-5时，将不不会产生碳酸酸钙、硫酸钙钙的沉淀。对对于SiO2沉淀，同反反渗透装置的的进水温度密密切有关，浓浓水中的二氧氧化硅浓度，25℃时不能超过100mgg/l，5℃时则不能超超过25mg//l。因此，当当预处理系统统中无加热设设备时，在冬冬季要十分注注意二氧化硅硅沉淀物对膜膜元件的污染染问题，严格格控制浓水中中的二氧化硅硅含量，其值值不能超过在在该温度下的的溶解度。值值得一提的是是SHMP在四小时以以后将失效，因因此，如反渗渗透装置停运运4h以上时，应应低压运行10min，将反渗透透装置中的浓浓水置换掉。3防止胶胶体对反渗透透膜的污染由于反渗透透膜对胶体具具有非常高的的去除效果。从从而使反渗透透装置中膜面面的胶体浓度度，沿水流方方向不断提高高，当回收率率75％时，装置置中最后一级级膜元件水中中的胶体浓度度大约是第一一级的四倍。胶胶体在膜面的的沉淀主要取取决于二个因因素，即胶体体的浓度和凝凝聚速率常数数。胶体的浓浓度可以用污污染指数（SDI值）测量，而而速率常数与与2ETA电位有关。人人们在长期实实践中，已经经找到了为防防止膜被胶体体的污染而需需要控制的SDI值，就卷式式装置来说，SDI值要控制在4以下或MF值小于150S。中空装置置，SDI值应控制在3或4以下，这样样可使胶体污污染程度降到到反渗透装置置可以正常运运行的地步。值值得一提的是是当进水的2ETA电位大于负30毫伏时，反反渗透进水的的SDI值可以提高高。如中空纤纤维组件可以以从SDI＜3提高到SDI＞5。一般讲，胶胶体污染多半半存在于以地地表水为水源源的系统中，由由于胶体的种种类及真浓度度将随季节的的变化而变化化，尽管预处处理设备选用用时考虑了这这种变化，但但由于波动太太大，往往原原有预处理系系统不适应，从从而导致SDI值经常超标标。因此，SDI值的监测在在反渗透运行行管理中就显显得尤为重要要。操作人员员应该通过日日常小试验来来确定实际运运行中化学药药剂的最佳注注入量，同时时要防止注入入药剂过量而而产生新的胶胶体污染。4防止微生物物对膜的侵蚀蚀和污染目前商品化化的反渗透膜膜材料主要有有醋酸纤维和和聚酰胺二大大类，而醋酸酸纤维素膜装装置是目前超超纯水制造系系统中常用且且经济的反渗渗透装置。但但真最大的缺缺点之一就是是抗微生物的的侵蚀能力较较差。聚酰胺胺类膜尽管能能抗微生物侵侵蚀，但污染染问题仍然存存在。大量微微生物在膜、组组件内的大量量繁殖，将造造成三方面的的不良后果，第第一是微生物物要吞食反渗渗透膜，脱盐盐层被侵蚀而而使脱盐率下下降（仅对CA膜）；第二二是微生物的的大量繁殖和和代谢，产生生大量的胶体体物质，致使使膜被堵塞造造成通水量下下降；第三将将造成产水中中细菌总数的的增加，这一一点特别对超超纯水系统的的可靠长期运运行是十分不不利的，大量量的细菌进人人后面的离子子交换设备，将将造成最终超超纯水的电阻阻率逐渐下降降，TOC，细菌总数数和微颗粒总总数也随之增增大。因此，微微生物对膜的的侵蚀和污染染不仅直接影影响反渗透装装置的性能，而而且对整个超超纯水系统的的长期性能也也影响极大，必必须引起高度度重视造成微微生物在组件件内的大量繁繁殖有二方面面的原因，其其一进水的余余氯值控制得得偏低（对CA膜）；另外外是反渗透装装置的容量选选择过大而导导致运行率太太低。实践证证明，醋酸纤纤维素膜，在在其进水中能能维持0.2－0.5mg／l的余氯，就就可防止微生生物的繁殖。定定期地分析进进水、浓水中中的细菌总数数可以判断反反渗透装置内内部是否有微微生物大量繁繁殖。如果进进水中含有大大量微生物，往往往会出现SDI值达不到指指标的现象。5防止膜膜的水解和氧氧化在长期运行行管理中，注注意控制醋酸酸纤维素膜的的水解速度是是十分重要的的。水解速度度与进水的PH值和温度密密切有关，在在较低或较高高的pH值下都会造造成较快的水水解速度，真真水解速度最最低的pH值范围是4-6。同时，水水解速度随进进水温度的升升高而加快。因因此，在实际际管理中，除除了正常的pH检测以外，还还必须对PH测量、显示示仪表定期地地进行校正，防防止PH值失控而加加快膜的水解解。从而延长长膜的使用寿寿命，而聚酰酰胺类膜的突突出问题是防防止其被氧化化。进水余氯氯值和强氧化化均对其造成成不利的影响响，必须严格格控制，美国国ESPA1型中空纤维维膜，进水余余氯值必须小小于0.01mmg／l。值得一提提的是南方许许多城市自来来水的余氯值值随时间变化化很大，特别别在夏季余氯氯值往往高达达数+mg／l，这时，对CA膜可以将原原次氯酸钠改改成亚硫酸钠钠，对聚酰胺胺膜，可以采采用过量的亚亚硫酸钠去余余氯，从而防防止膜的氧化化。6防止金金属氧化物对对膜的污染原水中溶解解性的金属盐盐，在反渗透透装置中可能能会产生沉淀淀而污染膜。最最常见的有氢氢氧化铁、氢氢氧化铝和氧氧化锰。氢氧氧化铁产生的的原因有：（1）二价铁的的氧化；（2）预处理系系统管阀件和和设备的腐蚀蚀；（3）调节pH用酸中的含含铁量超标。表1

反渗透透进水铁离子子的控制值氧含量（mg//l)pH值Fe++控制值值（mg/l）＜0.5＜640.5-56-70.55-10＞70.05为了防止铁铁的污染，首首先必须控制制进水中铁的的浓度，而该该值与进水中中的含氧量和和PH值密切有关关（表1）。目前，工工程中除铁的的方法是氧化化--过滤法，即即首先用次氯氯酸钠氧化，随随后经双层过过滤器将其除除掉。软化器器具有除铁功功能，但如果果原水中铁含含量大于1mg/l，树脂同样样受到铁的污污染。铝对膜膜的污染是由由于氢氧化铝铝沉淀而导致致的，氢氧化化铝沉淀物通通常以胶体形形式存在，铝铝离子是一种种两性离子（铝铝能和酸或碱碱反应）并在在6.5－6.7的pH范围内具有有最小的溶解解度，如果铝铝凝聚过程在在太高或太低低的PH值下进行，铝铝离子将进入入反渗透装置置中造成膜的的污染，因此此对于采用铝铝盐为聚凝剂剂的预处理系系统，其PH值最好控制制在6.5－6.7，使铝的溶溶解度达到最最小，并且定定期监测经预预处理过的水水中的铝含量量，控制在0.05mmg／L以下。7反渗透透膜的清洗反渗透装置尽管管采用了合理理的预处理系系统，和良好好的运行管理理，它只能使使反渗透膜的的污染程度降降到最低限度度，要完全消消除膜的污染染是不可能的的。因此，反反渗透装置在在正常运行一一段时间之后后，将受到各各种微量有机机物、无机物物的污染。当当膜受到污染染后，往往会会出现反渗透透装置的产水水量、脱盐率率和装置进出出口压力降增增大等明显征征状。当装置置的产水量下下降10％（在同温温度和压力下下），盐透过过量增加一倍倍，压降增加加一倍，这三三种现象出现现其中一个时时，进行化学学清洗是必要要的。同时当当反渗透装置置需要长期停停用而进行保保护之前，也也需要进行化化学清洗。值值得注意的是是，如果进水水温度降低也也会导致产水水量下降，这这是正常的，并并不表明膜被被污染，预处处理、高压等等方面产生故故障也会导致致进水压力、进进水流量、产产水流量和脱脱盐率的下降降。化学清洗洗时，首先是是要判断污染染物的种类，然然后根据膜的的特性选择合合适的清洗配配方和清洗工工艺（表2）。要注意意控制清洗液液的PH值、温度和和每根组件的的进入流量，清清洗效果可以以通过比较清清洗前后装置置的脱盐率、产产水量和压力力降等性能来来确认，除了了周期性的化化学清洗之外外，每次停车车之后，用预预处理水或反反渗透水进行行低压大流量量冲洗，这对对于降低膜污污染的速度，延延长化学清洗洗的周期和膜膜的使用寿命命是有效的。表2

反渗透透膜常规清洗洗配方序号污染物清洗液配方清洗工艺1氢氧化铁柠檬酸2%TRRITONXX-1000.1%RO水97.99%使用膜组件允许许的最高温度度和流速，循循环清洗时间间45分，用氨水水将pH调节至32

三聚磷酸钠2%%TRITOONX-10000.11%39%%的EDTA钠2%RO水

95..9%温度、流速、时时间同上；用用H2SO4调节pH至7.5；配方中加加入0.5%的甲醛已灭灭菌3铁铝锰氧化物柠檬酸2%

39%的EDTA钠2%ROO水96%温度、流速、时时间同上用氨水调节pH至44碳酸钙反渗透水用盐酸或柠檬酸酸调节PH至4.05SiO2二氟化铵2%

RO

水

98%%组件允许的最高高温度、流速速、清洗时间间45分钟8RO系系统控制自动动化由于微机技技术的不断发发展，自动化化控制技术日日见成效，RO系统控制己己经完全自动动化。8.1整整套系统采用用可编程控制制器控制控制系统具具有集成功能能，实时特性性，因此可以以满足流程控控制需要，亦亦可增加彩色色触摸屏CRT显示器终端端与可编程控控制器（PLC）配合，可可实现流程动动态显示，数数据和流程自自动显示，轻轻触操作，数数据表格显示示，定时、即即时打印，并并能通过串行行口和办公室室计算机联网网。该自动控控制系统采用用程序控制自动开开机，压力、流流量、电导、水水箱液位等数数据采集，故故障判断报警警及自动故障障处理。8.2信信息参数所有制水流流程中的流量量、压力、电电导率等都在在管道中在线线设置传感元元件现场监测测。8.3检检测仪表及控控制保护反渗透产水水管路均安装装了一台连续续检测的电导导仪，以监测测反渗透装置置运行性能及及产水电导率率。在反渗透的的浓水管路上上设置了一台台快关的电磁磁阀。开机时时，电磁阀处处于全开状态态，这时可对对反渗透膜进进行低压冲洗洗，冲洗一段段时间后电磁磁阀关闭，反反渗透设备正正常产水，这这样还可避免免由于高压泵