反渗透RO膜的清洗维护

反渗透RO膜的清洗维护逆渗透膜管系统经过一段长时间的运转后，会开始产生胶质、有机物、微量金属及微生物等成份的结垢。这些物质会形成在膜管表面和存在有盐滷的进水管中；如任由其继续恶化，而未採取适当措施，所累积过量的结垢将对系统造成严重的损害，包括：需以较高的压力运转才能维持正常流量、产水压力降低、除盐效率不彰。如系统未经清洗程序并任其继续结垢，膜管构成的组件将因压力过大而溃缩或崩陷，因而破坏膜管表面的整体性而造成无法复原的损害。联刊于台湾黄页本节所叙述的清洗程序将涵盖几个要点，第一部份与程序的数据资料及系统结垢情形有关；第二部份则说明清洗系统的各部元件并提供建立和操作清洗程序的各个步骤；最后的部份则将完整提示如何执行整个清洗程序。资料记录完整的资料记录能在系统因结垢使情况恶化前，向操作者提供必要的警讯。将操作资料每週数次作成记录，并纳入操作规范的程序中，能提供不定期清洗的操作依据。结垢的形成可由下列任一项或全部的现象而成立：◎额定水量比初始所设定的减少约10-15%的流量。◎产水压力下降或进水压力超过原有设计的10-15%。◎除盐率显著降低（意即：TDS的渗透率增加）。注意採用规范所列的资料是相当重要的，可根据规范资料来调整系统的操作温度。举列来说：如产水温度下降，正常情况下需调高压力以达到与温度下降前相同的流量。而单因调整温差所衍生的产水损耗，则不可因此判定系统结垢2012-04-2210:59:05反渗透RO装置可为电力、治金、轻工、汽车、半导体、化工、制药、食品、医疗卫生等行业提供高品质的纯水。要使反渗透装置得到长期稳定的性能，除了选用高品质膜元件和系统工艺设计合理以外，良好的运行管理是一个非常重要的因素，正常的操作维护可有效延长反渗透膜元件的使用寿命。反渗透系统在长期运行中，膜表面会逐渐积累各种污染物，如胶体、微生物、无机物垢、金属氧化物等。这些物质沉积在膜表面上，会引起反渗透系统性能的下降。为了恢复膜的性能，需对膜元件进行化学清洗。一、反渗透膜污染的分析与判断为了提高清洗效果，清洗前需要对膜污染的状况进行分析，确定污染物的种类，根据反渗透膜污染、结垢的具体情况，选择有针对性的清洗剂进行清洗。1.1分析途径(1)分析系统运行数据。(2)分析给水中潜在的污染、结垢成分。(3)分析SDI仪的膜过滤器收集的污染物。(4)分析滤芯过滤器的污染物。(5)检查管道内表面和膜元件两端的状况。(6)必要时剖开膜元件进行分析,查找污染、结垢成分。1.2分析方法RO膜污染严重时，可通过染色试验、显微镜分析、傅立叶变换红外线光谱(FTIR)分析、扫描电子显微镜(SEM)分析、能源频射X光线(EDX)分析等查找原因判断故障位置。实际应用中常采用以下简便易行的分析方法。(1)目测在确定系统已经发生污染，需要实施化学清洗时，最好先打开压力容器端板，直接观察污染物在压力容器端板与膜元件之间的间隙内累积的情况。一般根据直接观察即可基本确定污染物的类型，从而确定相应的清洗方案。①前段污染观察预处理滤料(石英砂、活性炭)泄漏、胶体污染、有机物污染和生物污染时，前端最严重，可以从前端膜元件入口观察到颗粒物及粘液状污染；发生生物污染时会发现腥臭味粘液物质，灼烧刮取的生物粘泥(粘膜)，会有蛋白质的焦臭气味。②末端污染观察无机盐结垢在系统末端最为严重,在末端膜元件端头处可以摸到粗糙的粉状物。用盐酸(pH3~4)溶解时有气体冒出，说明沉淀物极可能是CaCO3。硫酸盐垢、硅垢在pH很低时也很难溶解。如果垢在0.1mol/LHF溶液中是可溶的，则可能是硅垢。反渗透膜常见污染图片活性炭污染硅胶体污染硫酸钙污染铝胶体污染铁胶体污染微生物有机污染(2)称重污染的膜元件进水流道附着了污染物，整体重量会加大。将取出的膜元件竖立放置，沥干水分后称重，与膜元件的参考重量进行对比，多余的重量即为附着污染物的重量。(3)参考下表反渗透膜污染物的污染特征分析。二、反渗透膜的化学清洗2.1清洗条件下列情况出现时需要及时清洗膜元件：①标准化产水量降低10%;②进水和浓水之间的压差上升了15%;③标准化透盐率增加10%~15%;④系统各段压差明显上升。一般以设备最初运行48h所得到的运行记录为标准化后的对比数据。2.2清洗设备(1)清洗箱起混合与循环作用，要求耐腐蚀，材料可选用玻璃钢、聚氯乙烯塑料或钢罐内衬橡胶等。清洗水箱应设有温度计。清洗箱的大小大致是空的压力容器的体积与清洗液循环管路的体积之和，一般应考虑20%的裕度。(2)清洗泵所提供的压力应能克服保安过滤器的压降、膜组件的压降和管道阻力损失等，一般选用压力为0.3~0.5MPa。水泵的材质至少必须是316不锈钢或非金属聚酯复合材料。(3)其他清洗系统中应设有必要的阀门、流量计和压力表以控制清洗流量,连接管线既可以是硬管也可以是软管，应耐酸碱腐蚀。2.3清洗药剂膜分离系统的化学清洗方法主要有酸洗和碱洗两种，具体采用何种清洗方法取决于膜系统的污染物性状。下表是不同污染物适宜的清洗液配方。产品名称描述PH值应用范围清洗浓度OSM711碱性螯合清洗剂12.0-13.0用于清除酸性不溶性硫酸盐（钙、钡、锶的硫酸盐）以及氟化钙、还可有效去除氢氧化物与碳酸钙结垢。2-2.5%OSM724中性阴离子清洗剂6.0-8.0用于清洗胶体物质、有机物和生物粘泥。1-2%OSM731酸性液体清洗剂3.7用于清除RO膜和NF膜上铁垢的膜清洗剂，也可用于清除轻度碳酸钙沉淀物，产品有缓冲作用，清洗液PH可保持在3.6。3.72.4清洗步骤2.4.1清洗单段系统(1)系统冲洗用反渗透产品水(也可用符合反渗透进水标准的预处理水或过滤水)冲洗反渗透膜组件和系统管道。(2)配制清洗液清洗液原则上用反渗透产品水配制。清洗剂应充分溶解并混合均匀，然后调节pH(酸洗一般用氢氧货钠调节、碱洗一般用盐酸调节)，并反复确认清洗温度是否合适。(3)低流量输入清洗液清洗液以尽可能低的压力置换元件内的原水，其压力仅需达到足以补充进水至浓水的压力损失即可，即压力必须低到不会产生明显的渗透产水。低压置换操作能够最大限度地减低污垢再次沉淀到膜表面。视情况排放部分刚开始循环回来的清洗液，以防止清洗液的稀释。(4)循环当原水被置换完后，让清洗液循环回清洗水箱并保证清洗液温度恒定，循环时间一般为60min。对回流清洗液视情况进行处理。如果回流清洗液已明显变色或变浊则应排放掉，重新配置清洗液；若回流清洗液pH变化超过0.5时最好调整pH，必要时更换清洗液。(5)浸泡停止清洗泵的运行，让膜元件完全浸泡在清洗液中。一般浸泡1h就足够了；但对于顽固的污染物或重度污染，需要延长浸泡时间至10~15h甚至浸泡过夜。(6)高流量循环高流量循环30~60min。高流量能冲洗掉被清洗液清洗下来的污染物。在高流量条件下,可能会出现过高压降的问题。单元件的最大允许压降为0.07Mpa，多元件压力容器最大允许压降为0.35Mpa，以先超出为限。(7)冲洗用反渗透产品水或合格的预处理出水冲洗系统内的清洗液，最低冲洗温度为20℃，冲洗时间约1h。2.4.2清洗多段系统对多段反渗透装置，原则上应分段进行清洗。当污染比较轻微时，可以多段一起进行清洗；当元件污染严重时，应将初始回流体（体积约为清洗罐的15％）排掉以防止污染物重新附着于膜表面。清洗每一段循环时间通常为1.5h，污染严重时应加长时间。清洗完毕后,应用反渗透出水冲洗反渗透装置，时间不少于30min。当膜污染严重时，清洗第一段的溶液不要用来清洗第二段，应重新配制清洗液。2.5清洗要点(1)高流速清洗流速应比正常运行时的流速高,一般为正常运行浓水流速的1.2倍。(2)低压力清洗压力应尽可能低，建议控制在0.3MPa以下。如果在0.3MPa以下很难达到流量要求时，应尽可能地控制进水压力以不出产水为标准，一般进水压力不能大于0.4MPa。三、清洗时的注意事项(1)谨慎选择清洗药剂应谨慎选择清洗所用药剂，而且清洗时应严格遵守药品的使用说明和工艺条件，并要仔细观察清洗时清洗液的温度和pH变化。在对大型系统清洗之前，建议从待清洗的系统内取出1支膜元件，进行单个膜元件清洗效果试验，确认清洗效果后再实施整套系统的清洗。(2)清洗液的洁净度清洗液的洁净度直接影响清洗效果。清洗液含较多的杂质及颗粒物，会对膜系统造成二次污染，还会对膜表面造成一定的机械性损伤。用于反向清洗的清洗液中小分子杂质应尽可能少。较为理想的清洗溶剂为膜系统的产水，当然也可以使用合格的预处理出水来配制清洗液。(3)清洗液流动方向一般要求清洗液流动方向与系统正常运行时的水流方向相同，以防止元件产生“望远镜”现象,因为压力容器内的止推环仅安装在压力容器的浓水端。反向清洗仅针对进料端被严重污堵的组件，并且不能在膜的透过液一侧反向施压，以免使膜本身出现机械性损伤。此处反向清洗是指在膜组件的浓排端泵入清洗液，在膜外侧进行组件内循环，使清洗液流经膜表面以适当的流速在膜表面形成一定的冲刷力将系统内和膜表面的污染物清除排出。笔者参与的膜清洗(反渗透膜组件组成方式为一级三段式,排列方式为10∶5∶3)通常是将第一段的第一支膜反向后置于第一段的末端(注意浓水密封圈也相应地移至另一端)，再按正常清洗程序进行清洗。(4)清洗液的温度清洗液的温度对清洗效果的影响极大。在合理的温度范围中，尽可能地提高清洗液温度可更有效地恢复膜的原有性能。这是因为较高的清洗温度可以使清洗液的溶解度和洗涤能力有所提高；另外高于正常工作温度的清洗液有助于膜微孔的扩张，促进微孔内污物的排出。(5)清洗顺序膜分离系统的化学清洗大多数情况下采用酸法、碱法交替进行的方法，但一定要注意酸法、碱法不能连接进行。合理的清洗顺序为：酸洗→水洗至呈中性→碱洗→水洗至呈中性或碱洗→水洗至呈中性→酸洗→水洗至呈中性。四、结束语1、严格控制运行条件脱盐率、产水量和装置的压力降是三个主要监视性能参数，操作管理人员必须严格遵守，绝不能随意改变操作条件。特别要防止提高回收率来增加产水量，导致反渗透膜面产生结垢；要防止在SDI值超标的情况下继续运行，导致反渗透膜的堵塞；应防止在允许最大压差以上继续工作而造成膜元件的破坏性损坏。2、清洗总结用地表水作为水源的RO系统一般清洗频率在3-6个月/次，配合化学清洗即可达到很好的恢复效果。但如果反渗透膜系统遭受了严重的污染，或是用污水做水源的中水回用RO系统，现场清洗无法完成的情况下，就要进行专业的污染判断和离线清洗了。具体反渗透膜系统故障分析、系统污染的处理及系统维护，需根据膜系统的实际运行情况而定。可以跟真诚环保的销售代表联系以达到最佳的清洗处理方案。