反渗透化学清洗
化学清洗的必要性
反渗透在正常运行情况下,.特别是反渗透的渗透膜会被水中的有机物、胶体和金属氧化物(超滤对有机物的去除只有30%,而且只是相对于质量分子质量大于50000的有机物,低于50000的全部进入反渗透系统)污染,尤其是间断运行设备,细菌微生物会在膜表面滋生、繁殖,污堵渗透膜.所以,必须视运行情况,不定期地对反渗透组件进行合理的化学清洗.
另外,由于设计和运行控制不当会造成膜的结垢,故对膜也必须进行必要的化学清洗.
一. 清洗周期
一般规定,如果反渗透设计合理,原水水质变化不大,运行(连续运行)正常,每三个月清洗一遍,最好半年一次,这是因为PA膜在酸洗时会收缩,当碱洗时会膨胀(这就是刚清洗完、投运后,产水电导率偏高,压力降低的原因),频繁清洗会造成膜性能衰减,减少使用寿命.若是在一个月内就必须清洗一遍,这就不正常了,应考虑加强前置水的预处理措施,或改进预处理工艺.
总的来讲,清洗周期应根据各单位所用水源水质变化情况和实际运行状况来决定.
二. 反渗透清洗条件
反渗透的化学清洗方法,设备厂家都提供清洗导则.符合下列条件的必须进行化学清洗.
(1) 标准渗透水流量下降10%-15%.
(2) 标准系统压差增加10%-15%,正常压差为0.35-0.4Mpa.
(3) 标准系统脱盐率下降1%-2%,标准脱盐率为98%.
(4) 产水电导率明显升高.
(5) 已证实污染严重.
(6) 已证实膜结垢.
如果反渗透系统进水不进行加热且又是地面水,原水水温会随季节变化而变化.下面分述水温对系统压力、产水水质、产水量的影响.
1.水温对系统压力的影响
当水温升高活降低时,反渗透系统压力也会随之变化(高压泵出水口阀不动的条件下),水温升高,系统压力降低;水温降低,系统压力升高,这是由于水的流动性能随温度变化而变化.例如某厂采用地面水为水源,当进水温度在3-5℃时,产水量保持不变,反渗透系统一段压力为1.4Mpa,二段压力为1.2Mpa,浓水压力为1.05Mpa;在夏季,原水温度在24-25℃时,产水量不变,反渗透系统一段压力为0.85Mpa,二段压力为0.7Mpa,浓水压力为0.5Mpa.
2.温度对产水水质的影响
水温降低或升高1℃,反渗透产水电导率会升高或降低1-2µS/cm.
3.温度对产水量的影响
水温升高或降低1-2℃,产水量会增加或减少2%-3%,即高压泵出口阀不动,温度升高,产水量增加;温度降低,产水量减少.
所以,反渗透在运行中药根据进水温度随时调节高压泵出口阀,使设备在额定流量下运行,以收到更好的经济效益,并保证设备运行安全.
三. 反渗透渗透膜水中常见污染物质
1. 碳酸盐垢
原水中碳酸盐类超过极限碳酸盐硬度值(1.5-2倍)就会产生结晶析出,沉积在膜上,尤其在二段浓水侧,其浓缩倍数大大超过极限值,如果控制不好(如进水pH值、阻垢剂、水温),膜上便会结垢,严重时在24h之内膜便会全部结垢堵死(2003年1月,某厂已发生此类严重事故).
水中碳酸盐类在膜上产生浓差极化,也会产生结垢.如果出现了浓度差极化现象,会引起膜表面渗透压力增大,使水透过膜的阻力增加,透水量和脱盐率会明显下降,并且还会造成结垢污堵.预防方法是,提高水的流速,浓水流量不得低于25%,这样可使水灾紊流状态下流动,系统运行就不会产生浓差极化现象.
2. 锰/铁金属氧化物
原水中锰、铁等金属氧化物与空气接触,特别是地面水,被空气氧化或被空气氧化或被水中残余氯(尤其是市政自来水)氧化后,则会在膜上或阴、阳离子交换树脂上沉积造成污染.通常水中只要有锰元素必然有铁元素,浓度超过0.05mg/L锰或铁就可以造成污染,使压差增加1-2倍,产水量减少20%-50%.
3. 硫酸盐
原水中硫酸盐含量较高时,例如硫酸钙、硫酸镁、硫酸钡、硫酸锶等,易在反渗透系统后段析出沉积,一旦形成沉积,很难去除.
4. 硅酸盐
硅在原水中以晶体颗粒和胶体形态存在,并且硅的存在形式与水的pH值有关.当给水pH>8时,硅酸会转化成硅酸根离子,它可与高价阳离子,如钙、镁、铁、铝等,形成不溶的硅酸盐,在反渗透后段析出沉积而污堵.
清除方法:①0.4%二氯化铵清洗;②0.1%氢氟酸+0.4%Hcl清洗.
5. 有机物、胶体
反渗透系统进水NTU>1，SDI>时,证明进水中有机物,特别是低分子有机物和胶体很高,最易引起膜污染,可使产水中盐通量迅速增高,电导率上升2-4倍.
清洗方法:用表面活性剂+NaOH.
6. 细菌微生物
反渗透系统中,虽然都进行杀菌处理,但并不十分彻底,PA膜又必须将余氯除去,所以还会有少量细菌微生物在反渗透系统内滋生繁衍,尤其是铁细菌、硫酸盐还原菌等.间断运行设备,更会造成细菌微生物的污染。
清洗方法：最好用EDTA钠盐+NaOH清洗效果最好，EDTA钠盐主要对铁有螯合作用，而高pH值又可以分解有机物。
五. 反渗透系统化学清洗
1. 常用清洗剂
1) 对于金属氧化物（锰/铁），使用EDTA钠盐或磷酸，pH值为2.0。
2) 对于钙、镁水垢，使用柠檬酸，pH值为2.5；或使用0.4%HCl，pH值为1~2；还可以使用0.1%EDTA钠盐+0.4%HCl。
3) 有机物、胶体，使用表面活性剂+NaOH，pH值为12；或使用EDTA钠盐+Na3PO4。
4) 细菌、微生物，先用过氧乙酸清洗后，再用EDTA钠盐+NaOH，pH值为12。
5) 油脂，使用0.1%十二烷基磺酸钠+H2SO4，pH值为7。
6) 硅垢，使用0.4%二氯胺，或使用0.4%HCl+0.1%HF。
7) 有机物、胶体、细菌、微生物、油脂、硅垢综合清洗，使用2%Na2PO4+（0.25%~0.5%）十二烷基磺酸钠，pH值为10.0。
8) 垢和有机物，使用0.8%EDTA钠盐+2%三聚磷酸钠。
2. 清洗步骤
1) 清洗方案确定。
2) 预备好药品和器具，以及劳保用品等。
3) 配药。按确定的清洗方案检查清洗系统是否完善，药品是否备齐。劳保措施是否完善。
a) 先向药箱注1/2满水，启动清洗泵，开泵入口门、再循环门，清洗循环，并检查系统有无泄漏。确认无泄漏，停泵，放水。
b) 关闭放水阀，向药箱注水至70%满，加1%HCl所需的量，再补足至所需液位，启动泵，开再循环门，混合并测pH值在2左右，循环持续1min。
4) 检查反渗透及清洗系统状态。高压泵出口门关闭，产水手动阀关闭，底部回酸阀门（有的没装）打开，反渗透系统进酸阀开，浓水阀关闭，浓水测回酸盲赌拆下换上连通管段，反渗透系统就地旋钮盘全部扳向手动位置，排放阀关闭。
5) 反渗透系统清洗。必须先酸洗，冲洗后再碱洗。
6) 每次清洗步骤和时间。
第一次循环30min后浸泡30min~2h。
第二次循环30min后用清洗系统小流量清洗，排净酸洗系统及反渗透系统装置内的废液。药箱重新上满除盐水，开清洗泵进行循环冲洗(药箱补水阀继续补水，循环后再排掉清洗废液，然后重新进除盐水，冲洗三遍。
大流量冲洗：关闭反渗透系统进酸和底部产水回酸阀；拆除反渗透系统回酸短管，加上盲赌；开高压泵出口手动阀，反渗透系统全部取样阀；启动原水泵大流量低压冲洗至排水中性，停止备用。
7) 恢复各阀门，就地控制盘旋钮恢复备用状态。
8) 主要事项。
a) 使用两种酸洗药品分别清洗时，必须在使用完第一种药品后进行充分冲洗至中性，方可换药清洗，以防造成对膜的有害损伤。
b) 清洗时禁止使用阳离子表面活性剂，可用阴离子表面活性剂，否则会对膜造成无法恢复的污染。
c) 决定用NaOH清洗时，必须先酸洗后再用NaOH进行清洗，避免在膜表面结垢。
d) 清洗时必须先用小流量，后用大流量进行清洗，避免产生水冲击（因压力容器内有空气）将膜组件顶坏。
e) 清洗时必须严格控制pH值，酸洗是pH值不小于2，碱洗时pH值不大于12。
