反滲透膜元件的重度污染及離線清洗
隨著反滲透脫鹽工藝的廣泛應用，反滲透膜的污染因其與處理工藝、預處理效果以及各地水源水質(zhì)的不同，會產(chǎn)生各種各樣的污染。反滲透膜污染到一定程度，就必須進行清洗。而反滲透膜在遭受重度污染的情況下，在線清洗已經(jīng)不能夠滿足膜元件性能恢復的需要，離線清洗就成為解決這一問題的唯一辦法。本文主要介紹了反滲透膜重度污染的原因、特征以及離線清洗操作方法、清洗配方的選擇和清洗實例，以供同行參閱。
反滲透系統(tǒng)因其先進的技術及經(jīng)濟特性，已形成國內(nèi)各行業(yè)龐大的用戶群，據(jù)不完全統(tǒng)計，目前國內(nèi)反滲透水處理用戶已超過數(shù)千家。
反滲透膜元件作為深層的過濾手段，其表面不可避免的會殘留有膠體、微生物、雜質(zhì)顆粒及難溶鹽類在其表面的析出，因此，在多種領域使用的反滲透裝置，一旦投入使用，最終都需要清洗，只是清洗周期的長短不同而已。然而，在線清洗作為一種反滲透系統(tǒng)清洗保養(yǎng)、沖擊性殺菌以及定期保護的手段，在面臨反滲透膜元件重度污染時就顯得無能為力，這個時候就需要對反滲透膜元件進行離線清洗。
1 反滲透膜元件重度污染的原因、特征
雖然反滲透系統(tǒng)的設計中都會有一定程度的富裕量，以保證在緊急時刻不至于因為反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)水量或脫鹽率下降、反滲透系統(tǒng)壓差升高而使得供水不足而對安全生產(chǎn)造成威脅，但實際上也正是由于這些富裕量的存在才使得有時候隱藏的故障不能夠及時的表現(xiàn)出來，這樣最終可能就演變?yōu)榉礉B透膜元件的重度污染。
1．1 反滲透膜元件重度污染的概念
指反滲透系統(tǒng)進水中所含的懸浮物、膠體、有機物、微生物及其它顆粒對RO膜產(chǎn)生的表面附著、沉積污染或者水中的化學離子成分在膜表面因濃差極化等因素導致的離子積大于溶度積后的化學垢類生成等現(xiàn)象。重度污染則指污染后的單段壓差大于系統(tǒng)投運初期單段壓差值的2kgf/cm2以上、反滲透系統(tǒng)產(chǎn)水量較額定產(chǎn)水量下降30%以上、進水壓力超過正常壓力3kgf/cm2以上或者單支反滲透膜元件重量超過正常數(shù)值3公斤以上的情況。
重度污染往往是重度物理污染和重度化學污染的疊加，某些情況下，二者同時伴生。
1．2 反滲透膜元件重度污染的原因及特征
由于各地水源水質(zhì)不同，所采用的與處理方式也不盡相同，所以RO膜元件的原因也不盡相同，常見的污染原因及特征有以下幾種：
1．2．1 水處理工藝系統(tǒng)設計及制造缺陷
（1）對于反滲透預處理過濾器來講，源水未井水的情況下，設備濾速大于8.5米/小時，而地表水設計中設備濾速大于8米/小時，導致反滲透進水SDI超標；（2）源水中含有膠體、懸浮物等雜質(zhì)，而在設計中沒有去除措施；（3）源水中COD>3而沒有去除措施；（4）反滲透膜元件設計通量超標的反滲透裝置二段結垢及壓差升高快,產(chǎn)水量衰減及脫鹽率下降快.
以上（1）、（2）、（3）設計缺陷可能導致反滲透系統(tǒng)一段壓差增加；（3）還有可能導致二段壓差增加，一上所有設計缺陷都有可能導致系統(tǒng)產(chǎn)水量降低。
1．2．2 反滲透添加劑及其它耗材選用不當
（1）反滲透阻垢劑類型或加藥量選用不當，如：反滲透阻垢劑類型與源水不相兼容，譬如源水中含有鋁離子、鐵離子或者預處理加藥中使用了鐵、鋁等絮凝劑，盡量選擇有機瞵系的反滲透阻垢劑，盡量避免采用聚羧酸型；反滲透阻垢劑的加藥量一般在2—4ppm之間（按進水量計算），最多不能超過6ppm等，阻垢劑類型與加藥量的選擇不當會導致系統(tǒng)產(chǎn)水量迅速下降，系統(tǒng)壓差明顯增加；(2)反滲透保安過濾器濾芯在選擇過程中要確保質(zhì)量可靠，號稱5微米而實際精度達不到的濾芯對反滲透膜元件的安全運行時非常不利的；（3）反滲透預處理系統(tǒng)中的絮凝劑及助凝劑的選擇不當會造成膜元件的嚴重污染，而殺菌劑的選擇不當則使得反滲透系統(tǒng)脫鹽率的嚴重損傷；
1.2.3 水處理運行條件的突變導致的系統(tǒng)異常
一般情況下是由于氣候變化導致源水中懸浮物含量增加，或者源水類型的轉(zhuǎn)變（如：由地下水更改為自來水導致反滲透進水中余氯含量的增加）時的反滲透裝置運行狀況惡化，形成重度污染。
1．2．4 系統(tǒng)運行操作管理問題
（1）不按操作規(guī)程操作；（2） 設備狀態(tài)參數(shù)調(diào)整不及時；（3） 運行參數(shù)的調(diào)整不當；（4） 添加藥劑的計量未作優(yōu)化；（5） 系統(tǒng)達到清洗條件時不及時清洗系統(tǒng)；（6） 系統(tǒng)表計不按時調(diào)校；（7） 缺乏運行管理總結。
1．2．5 水處理系統(tǒng)供水緊張
除了以上情況，在相當多的企業(yè)，由于水處理系統(tǒng)供水緊張，使得反滲透裝置即使出現(xiàn)了運行參數(shù)的惡化，系統(tǒng)遭受污染，但因供水緊張的原因而不能進行及時的清洗，結果導致系統(tǒng)污染逐步嚴重，形成重度污染。
2 重度污染RO膜的離線清洗要求
當下列情況發(fā)生時，需要對重度污染RO膜元件進行離線清洗：（1）反滲透膜元件污染符合“重度污染”標準；（2）反滲透系統(tǒng)通過在線清洗不能夠達到系統(tǒng)額定標準的；（3）水處理系統(tǒng)由于供水緊張而不能夠進行在線清洗或沒有在線清洗設備的；（4）反滲透污染類型較為復雜，通過在線清洗容易引起交叉污染的；（反滲透系統(tǒng)前段污染物可能會通過在線清洗被帶入系統(tǒng)后段，而使后段膜元件遭受污染的稱為交叉污染）
3反滲透膜元件的離線清洗方式及步驟
3．1 首先用性能優(yōu)良的備用膜元件替換反滲透系統(tǒng)上的待清洗膜元件，以保證反滲透系統(tǒng)不停止運行，保證整個生產(chǎn)工藝的持續(xù)穩(wěn)定。
3．2 反滲透膜元件性能測試：
①對每一支膜元件單獨測試其各項性能指標，包括：脫鹽率、產(chǎn)水量、壓差、重量等，并作好測試前記錄
②脫鹽率、產(chǎn)水量和壓差測試條件：符合不同類型膜廠商提供的標準。
3．3 系統(tǒng)清洗前了解系統(tǒng)目前運行狀況；
3．4 采集運行反滲透系統(tǒng)的各參數(shù)指標，作好原始記錄；
3．5 根據(jù)用戶原水全分析報告、性能測試結果及所了解的系統(tǒng)信息判斷清洗流程；
3．6 污染物的鑒定。首先根據(jù)3.5的分析結果初步判定，再通過特殊的設備、器具作進一步的驗證，以確定具體污染物類型。
3．7 根據(jù)3.5、3.6的分析結果，確定所需清洗配方。當RO膜上的污染物確定后，我們可以選擇膜制造商提供的系列配方，選擇較為合適的一種或兩種配方；或者選擇特殊配方（當RO膜被特殊的污染物污染時，采用普通的配方效果欠佳，或者從經(jīng)濟性角度比較時，特殊配方較為經(jīng)濟）。目前，國內(nèi)外有許多反滲透膜元件清洗的專用藥劑，如開元恒業(yè)的KY系列清洗藥劑和殺菌劑，根據(jù)筆者的經(jīng)驗，使用效果良好，且同傳統(tǒng)藥劑比較，經(jīng)濟性也不錯。
3．8 在反滲透專用清洗設備上用以上清洗劑結合物理處理清洗手段進行試驗性清洗，以選擇恰當?shù)那逑磁浞胶颓逑闯绦颍?/p>
3．9 確定清洗方法，對以上所有膜元件進行處理；
3．10 對清洗后的膜元件進入測試平臺進行測試并作記錄，不符合要求的將重新送入清洗設備進行處理；
3．11 整理清洗數(shù)據(jù)資料，寫出清洗總結報告。
4 離線清洗實例
登封某電廠水處理兩套反滲透裝置（BW30-400膜元件）最初設計能力為2×45噸/小時，采用一級兩段處理，6：3排列，該系統(tǒng)從2004年2月投運，最初的系統(tǒng)進口壓力為11.6kgf/cm2,系統(tǒng)產(chǎn)水量為45噸/小時。后因結垢問題，進行了第一次在線清洗，由于清洗強度激清洗劑選擇失當，脫鹽率下降了1個百分點；后產(chǎn)水量再次下降后，再次進行在線清洗已沒有效果。
4．1 清洗前的運行參數(shù)
清洗前運行參數(shù)見表1
表1 清洗前的運行參數(shù)
項目
進水壓力/MPa
產(chǎn)水量/m3/h
脫鹽率/%
濃水量/ m3/h
#1反滲透
1.48
33
97.1
15
#2反滲透
1.45
26
97．2
15
表2 清洗后的運行參數(shù)
項目
進水壓力/MPa
產(chǎn)水量/m3/h
脫鹽率/%
濃水量/ m3/h
#1反滲透
1.16
45
97.6
15
#2反滲透
1.07
45
97．2
15
4．2 以上兩套系統(tǒng)離線清洗過程
鑒于在線清洗對于恢復系統(tǒng)產(chǎn)水量已經(jīng)沒有效果，且當時鍋爐系統(tǒng)正在進行吹管，供水量很大？紤]以上因素，最終選擇了離線清洗方式，由備用膜元件替代現(xiàn)有系統(tǒng)中的膜元件，不僅解決了燃眉之急，同時也給被污染反滲透膜的清洗爭取了時間。
根據(jù)對系統(tǒng)工藝流程的分析和膜元件污染情況的觀察，初步確定了可能是由保安過濾器濾芯纖維絲的脫落進入了膜元件內(nèi)部、循環(huán)水或反滲透進口所加鹽酸中的帶電粒子對反滲透膜的產(chǎn)水量造成了損失，同時系統(tǒng)進口其它有機膠體雜質(zhì)、顆粒雜質(zhì)等對膜元件的污染同樣不可小視。
最終在試驗了傳統(tǒng)藥劑后沒有效果的情況下，采用了由鄭州開元恒業(yè)研制的KY-430產(chǎn)品并結合物理的方法對所有膜元件進行了反復清洗、測試后，發(fā)現(xiàn)效果良好，基本所有膜元件的測試參數(shù)都接近了新膜的水平。同樣膜元件再安裝到系統(tǒng)上之后的效果同樣令人滿意，清洗后的運行參數(shù)見表2。
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