反渗透膜污染判断及化学清洗方法简介
在反渗透水处理设备的使用过程中，反渗透膜起着决定性的作用，但是很多客户都出现反渗透膜堵塞的情况。反渗透膜堵塞过后会导致出水产量下降。水有异味等情况。很多人都认为膜被堵了换膜就行了，其实并不是这样的。这并不是膜的问题，而是预处理的问题，预处理起的作用很大一部分是为了保护膜。在发生膜堵塞的情况的时候，最先要做的是更换预处理里面的填料，然后在换膜，这样才能解决问题。这里主要介绍一下膜的污染判别方法，以及清洗的方法。
1 反渗透膜污染的分析与判断
为了提高清洗效果,清洗前需要对反渗透水处理设备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)分析设备性能数据。
(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)必要时剖开膜元件进行分析,查找污染、结垢成分。
(6)检查管道内表面和膜元件两端的状况。
1.2 分析方法
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。以上几种分析鉴定方法有的必须牺牲膜元件,有的需要借助专门仪器、设备,费用较高。实际应用中常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,继而确定相应的清洗方案。
①前段污染观察
预处理滤料(砂粒、活性炭)泄漏、胶体污染、有机物污染和生物污染,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(pH 3~4)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0.1 mol/L HF溶液中是可溶的,则可能是硅垢。
(2)参考污染特征进行判断
另外,还可参考反渗透膜污染物的污染特征进行分析判断。表1是膜生产厂家给出的反渗透膜污染物的污染特征。
(3)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。
2 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48 h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)清洗泵
应耐腐蚀,如玻璃钢泵。它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0.3~0.5 MPa。水泵的材质至少必须是316不锈钢或非金属聚酯复合材料。
(2)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。
(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法和碱法两种,具体采用何种清洗方法取决于膜系统的污染物性状。表2列出了不同污染物适宜的清洗液配方。
2.4 清洗步骤
(2)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。
(1)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 (酸洗一般用氨水调节,碱洗一般用盐酸调节),并反复确认清洗温度是否合适。
(3)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。
(4)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。
(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1 h就足够了;但对于顽固的污染物,需要延长浸泡时间,浸泡10~15 h或浸泡过夜。
(6)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1 h。
(7)高流量循环
高流量循环30~60 min。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0.1 MPa,多元件压力容器最大允许压降为0.35 MPa,以先超出为限。
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0.3 MPa以下。如果在0.3 MPa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0.4 MPa。
2.6 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
