反渗透膜的清洗

反渗透膜的清洗

北票发电有限公司有两台反渗透系统，这是第一个采用渗透除盐技术的工厂之一。1号反渗透系统自1998年8月投入使用,2号反渗透系统自2002年10月投入使用。自2004年初开始,2套反渗透系统淡水生产量逐渐减少,产品水电导率逐渐下降,已不能满足生产需要。为了保证反渗透系统正常运行,对反渗透系统的具体污染情况进行了分析,找出了膜污染的成因,并根据污染物的组成确定了清洗方案,对2套反渗透系统进行了彻底清洗,效果明显,有效降低了2套反渗透系统各段压差,提高了淡水生产能力和淡水质量。1一般分析系统的基本情况1.11tfc膜的排列RO膜制造商为美国陶氏,设计出力40t/h,膜数量36根,膜类型为TFC,膜型号为BW30-400,膜组件排列方式6∶4排列,每个压力容器中膜数量为6只。已使用8年。1.22tfc膜组件排列方式RO膜制造商为美国陶氏,设计出力60t/h,膜数量50根,膜类型为TFC,膜型号为BW30-365FR,膜组件排列方式(4∶2)×2排列,每个压力容器中膜数量为6只。已使用4年。1.32反渗透系统的运行数据分析2套反渗透系统运行数据见表1。1号反渗透系统数据为1998年刚投入使用时数据,2号反渗透系统数据为2002年12月刚投入使用时数据。目前数据为2006年10月2套反渗透系统运行数据。由表1数据可以看出,2套反渗透系统污堵很严重,运行时各段压差升高,膜的脱盐率严重下降。将2套反渗透系统的压力容器打开,发现压力容器和膜元件之间有泥沙,其中反渗透系统一段的泥沙较多,二段略少,因制水时从一段出来进入二段,一段的泥沙相对多一些;膜元件的污染情况较严重,膜表面有一层粘泥、一些垢类及有机物,底侧更严重。将膜外表面的粘泥和垢类冲掉后,发现膜内也存在大量的粘泥和垢类(膜的外表面为半透明状,可以看见膜内深褐色的粘泥)。1.4膜元件与膜间隔栅网观察从压力容器取出来的膜元件,发现有几根膜元件外皮破裂,已无法使用,部分膜元件端头处膜与膜之间的隔栅网有突出的现象。用水冲洗时有的膜水流不通畅。用水清洗掉膜外表面的污染物后发现膜内还存在大量污染物。1.5磷酸盐和硫酸盐沉积相通过对膜内外污染物的观察分析,污染物包括碳酸盐和硫酸盐类沉淀(盐垢)、金属氧化物和氢氧化物沉积物、硅沉积物、无机或有机沉积混合物、天然有机物质、细菌微生物以及泥沙等。2清洗冲洗对反渗透系统分别进行物理清洗、酸洗、碱洗、杀菌。其中酸洗、碱洗、杀菌属于化学清洗。物理清洗(冲洗)不改变污染物的性质,机械性冲刷能清除膜元件中的污染物,恢复膜元件的性能。化学清洗是使用相应的化学药剂,改变污染物的组成或属性,然后排出膜元件,恢复膜元件的性能。2.1物理清洁2.1.1表面清洁打开压力容器,取出膜元件,对压力容器内表面和膜元件外表面进行擦洗和冲洗,清除膜表面和压力容器内壁的污染物。2.1.2发生渗透的原则分别对2套反渗透系统进行低压工业水冲洗,压力以不发生渗透为原则,主要是冲洗膜内污染物。初期冲洗排水较浑浊并混有细沙,随着冲洗时间延长细沙逐渐减少,排水水样逐渐透明,水质接近入口水时可停止冲洗。2.2反渗透膜的除盐工艺酸洗液采用一种低pH值的液体复合配方。由于反渗透膜长期运行容易产生各种沉积物和附着物,酸洗主要去除无机盐垢、金属氧化物及氢氧化物、无机胶体等。2.2.1预处理废液清洗将食品级的柠檬酸(性质温和,不含重金属类)在1t的清洗水箱中用除盐水配制成pH值为2.6～2.7的酸性溶液,将溶液温度加热到35℃。将配制好的药液打入反渗透系统,调整清洗泵出口门,保持反渗透一段压力低于0.1MPa(此压力下不发生渗透)。首先是开路清洗,每间隔5～10min取废液样观察废液颜色及pH值变化,以观察清洗程度。当废液变得澄清,pH值低于2.8时,闭路循环30min后,浸泡1h,浸泡后再循环30min,排掉废液。用工业水低压清洗,压力也是以保证膜不发生渗透为原则,直至入口水和出口水pH值相同。2.2.3悬浮物的性质整个清洗过程每隔10min取排出的废液观看排水水样浑浊程度和pH值。在清洗中发现,废液最浓时为深褐色浑浊溶液,放置一段时间后悬浮物沉积下来,溶液呈浅棕色,说明含有钙、镁等金属的柠檬酸盐,沉积物有白色片形的絮状物和褐色的沉积物,说明含有泥和钙镁盐垢等物质;并且废液浑浊程度前期呈上升趋势,后期呈下降趋势,而废液pH值由6逐渐下降到2.8,pH值为2.8时排出的废液已变得澄清,说明膜中的垢类和部分粘泥随清洗时间延长已被逐渐排出。2.3碱性洗2.3.1ctm-kp400溶剂在1t清洗水箱中溶解20kg的GOLDTONTMGTCTM-KP300(美国高通公司生产的清洗剂,主要成分为表面活性剂、有机碱和无机碱复合配制),用固体NaOH调整溶液pH值为9.6～9.7,将溶液升温到35℃。2.3.2废液清洗及ph值将配制好的药液打入反渗透系统,调整清洗泵出口门,保持反渗透一段压力低于0.1MPa。首先是开路清洗,每间隔5～10min取废液样观察废液颜色及pH值变化,以观察清洗程度。当废液变得澄清,pH达到9.6以上时,闭路循环30min后,浸泡1h,浸泡后再循环30min,排掉废液。用工业水低压清洗,压力也是以保证膜不发生渗透为原则,直到入口水和出口水pH值相同。2.3.3废液ph值变化从清洗排出的废液看,整个清洗过程废液浑浊程度呈先上升后下降趋势,废液初期为浅棕色,逐渐变为深棕色→棕褐色→深棕色→浅棕色。而废液pH值从8.1到9.6逐渐上升,说明污染物正逐渐排出。从废液的颜色和沉积物来判断,碱洗主要是洗掉生物粘泥及一些有机物。2.4反渗透系统操作配制杀菌液采用GOLDTONTMGTCTM-B100(美国高通公司生产的非氧化性杀菌剂)配制,每t水中溶解5kg的杀菌液原液,清洗液无温度和pH值要求。配好后的药液打进反渗透系统后低压循环清洗1h。洗后排掉,用工业水低压冲洗,直至出口水无泡沫。3反渗透系统出水能力及压差经过物理清洗、酸洗、碱洗和杀菌后的反渗透系统出水能力明显提高,各段压差已经降低,产品水质得到提高,电导率下降幅度较大,见表2。4生产运行明显通过清洗前后运行数据比较可知,反渗透系统清洗工作较为成功,效果明显,达到继续生产运行的目的。从反渗透系统清洗前对反渗透设备的检查和对清洗废液排出物的分析,找出了反渗透膜污染的原因,并针对这些原因提出了预防反渗透膜污染的措施,保证反渗透设备健康稳定运行。4.1反渗透系统预处理存在的问题a.源水水质的影响。因北票地区近几年严重缺水,深井泵抽出的水含有大量的泥沙,加重了反渗透系统前置装置的负担,运行一段时间后积累了大量泥沙,导致了前置装置失效,因而有一部分泥沙进入反渗透系统。b.深井水中存在Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+、CO32-、SO42-、PO43-、SiO2等离子,一般情况下不会造成无机物结垢。但在反渗透系统中,由于源水一般浓缩4倍,pH值也有较大提高,比较难溶解的物质就会沉积,在膜表面形成硬垢,导致系统压力升高、淡水量下降,严重时还会造成膜表面损伤,降低脱盐率。c.胶体、颗粒物污染是比较常见的反渗透系统污染。水中大量存在粘泥、胶体、金属氧化物及有机质等颗粒物,在反渗透系统预处理中可以将源水中的这些污染源控制在一定程度,不致对系统短期运行造成一定的影响。但由于系统长时间运行预处理效果不理想、预处理反冲洗不彻底、操作人员日常操作不到位等原因,造成系统胶体、颗粒物的污染。d.反渗透系统运行对余氯要求非常严格(<0.1mg/L),给微生物的生存繁殖提供了有利环境。微生物生长及排泄出的酸性粘泥会堵塞膜的微孔,致使压差上升,给系统运行埋下了严重的安全隐患。e.反渗透系统运行中有超压现象。对膜元件检查发现内部膜与膜之间的隔栅网有凸出的现象,这是运行中压力超过膜所能承受的压力所致。f.检修及安装过程不规范,安装中发生撞击造成膜元件外皮破损。g.反渗透系统运行后低压清洗时间不足。从膜内、膜外污染物的情况看,有大量泥沙存在。根据物理清洗判断,运行过程中带来的大部分泥沙能够通过反渗透运行后低压清洗除去。h.反渗透系统运行中阻垢剂用量不足,阻垢剂性能需要提升。从反渗透膜元件外表面看,在膜元件下侧有一层分布均匀、亮晶晶的盐垢存在;从清洗废液的颜色判断,膜内也存在大量的钙镁垢类,说明目前所加的阻垢剂量不足,阻垢剂的性能需要提高。i.存在化学污染。预处理时絮凝剂、运行时阻垢剂、清洗时清洗药剂选用不当。预处理控制不严格,致使进水中带入对膜有危害的物质与膜面发生化学反应,从而引起沉积、沉淀以及膜表面的非常规老化,使膜表面发生污染或膜性能变差,进而影响产品水水质和淡水流量。4.2反渗透系统的运行注意事项a.日常运行中要定期判断水质情况。运行每班测量1次反渗透系统入口水的浊度和污染指数,及时发现反渗透系统前置装置异常状态并给予处理。b.定期对反渗透系统前置的预处理设备进行维护清洗。预处理设备健康运行可以保证反渗透系统入口水水质合格,使反渗透系统免受污染。c.选择合适的阻垢剂和加药量。d.反渗透系统保安过滤器滤芯要确保质量可靠,选择正规厂家的产品。e.选择合适的清洗剂。酸洗最好采用食品级的柠檬酸,柠檬酸性质温和,操作时易控制,不采用盐酸、硫酸等强酸,容易对膜有损坏。碱洗不能只采用NaOH、EDTA等碱性强的物质,操作不易控制。f.在运行期间要定期杀菌,杀菌选择合适的杀菌剂,对反渗透系统的微生物含量进行控制。通过连续式或间歇式加入非氧化性且对膜没有影响的杀菌剂,可以有效控制和杀死反渗透系统滋生的微生物,再通过浓水将其带出系统。g.重视反渗透系统运行后的低压清洗工作,并给予足够的时间进行清洗。低压清洗能及时冲洗掉进入反渗透系统的泥沙,以免积累过多加重清洗工作的负担。h.增强运行操作人员的责任心,严格保证反渗透系统的压力要求,不能超压运行。超压运行对膜造成的损坏是不可逆转的。i.定期对反渗透系统进行一次清洗。反渗透系统运行一定时间要进行一次清洗,及时除掉膜内外的垢类和粘泥,避免长时间污染物积累过多增加清洗难度。j.针对化学污染的处理,主要是完善系统