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反滲透設(shè)備污堵原因及清洗方案注意事項
來源: | 作者:旭瀚水處理 | 發(fā)布時間 :2023-09-23 | 238 次瀏覽: | 分享到:

1、概述

  在反滲透系統(tǒng)運行過程中,反滲透膜表面會由于原水中泥澤、膠狀物、有機(jī)物、微生物等污染物質(zhì)的存在及膜分離過程中對難溶物質(zhì)的濃縮而產(chǎn)生的沉積,進(jìn)而形成對反滲透膜的污染。我們都知道,反滲透系統(tǒng)的預(yù)處理裝置是為盡可能多地去除引起膜污染的物質(zhì)而專門設(shè)計的,盡管如此,即便系統(tǒng)有著相當(dāng)完善的預(yù)處理設(shè)備也不能完全避免膜在使用過程中的污染,所以需要在設(shè)備運行的過程中進(jìn)行周期性的去除膜系統(tǒng)中污染物的作業(yè),這個操作過程就叫做反滲透系統(tǒng)的就地清洗(CIP,Cleaning In Place)。

反滲透膜被污染后,就會出現(xiàn)系統(tǒng)產(chǎn)水量減少、鹽的透過率增加等膜性能方面的衰退。但由于反滲透設(shè)備在使用過程中,影響膜性能的其它主要因素(壓力、溫度等)的變化,膜污染的現(xiàn)象有可能被其它因素掩蓋,因此應(yīng)予以注意。

目前,市面上大部分芳香聚酰胺反滲透復(fù)合膜,在較寬的pH值范圍內(nèi)具有相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性和一定的耐溫性,所以用戶可以對反滲透系統(tǒng)進(jìn)行**有效的清洗。多年的工程實踐表明,若不及時對已產(chǎn)生一定程度污染的反滲透系統(tǒng)進(jìn)行清洗處理,想較為徹底地去除已長時間附著膜表面的污染物是**困難的。

一般在考慮膜系統(tǒng)清洗方案時,應(yīng)注意如下幾點:

■ 應(yīng)把清洗排放廢液對環(huán)境的影響(EDTA,殺菌劑等)降低到*低限度。

■ 應(yīng)盡可能使本次清洗過程去除污染物*大化。

■ 應(yīng)在清洗時對膜的損傷*小化(應(yīng)首先考慮選擇對膜性能 影響小的藥劑)。

■ 在實際清洗操作時,在**清洗效果的前提條件下,盡可能使清洗費用*低化

2、反滲透膜發(fā)生污染的原因

■ 不恰當(dāng)?shù)念A(yù)處理

8226;系統(tǒng)配備預(yù)處理裝置相對于原水水質(zhì)及流量不合適,或在系統(tǒng)內(nèi)未配備必要的工藝裝置和工藝環(huán)節(jié)。

8226;預(yù)處理裝置運行不正常,即系統(tǒng)原有的預(yù)處理設(shè)備對原水SDI成分、濁度、膠狀物等的去除能力較低,預(yù)處理效果不理想。

■ 系統(tǒng)選擇了不恰當(dāng)?shù)脑O(shè)備或設(shè)備材質(zhì)選擇不正確(泵、配管及其它)。

■ 系統(tǒng)化學(xué)藥品注入裝置發(fā)生故障(酸、絮凝/助凝劑、阻垢/分散劑,還原劑及其它)。

■ 設(shè)備間斷運行或系統(tǒng)停止使用后未采取適當(dāng)?shù)谋Wo(hù)措施。

■ 運行管理人員不合理的設(shè)備操作與運用(回收率、產(chǎn)水量、濃縮水量、壓差、清洗及其它)。

■ 膜系統(tǒng)內(nèi)長時間的難溶沉淀物堆積。

■ 原水組份變化較大或水源特性發(fā)生了根本的改變。

■ 反滲透膜系統(tǒng)已發(fā)生了相當(dāng)程度的微生物污染。

3、膜污染物質(zhì)分析

■ 首先應(yīng)認(rèn)真分析在此之前所記錄的、能反映設(shè)備運行狀況的近期設(shè)備運行記錄資料。

■ 分析原水水質(zhì)。

■ 確認(rèn)之前已做的清洗結(jié)果。

■ 分析系統(tǒng)運行時在測定SDI值測試時留在濾膜上的異物質(zhì)。

■ 分析反滲透系統(tǒng)配置的保安過濾器濾芯上的堆積物。

■ 檢查原水流入系統(tǒng)的配管內(nèi)部和反滲透膜的進(jìn)水端的異物質(zhì)。

※各種污染物質(zhì)結(jié)垢時的表現(xiàn)

(1)碳酸鹽垢

結(jié)垢后表現(xiàn):標(biāo)準(zhǔn)滲透水流量下降,或是脫鹽率下降。

原因:膜表面濃差極化增加

(2)鐵/錳

污染后表現(xiàn):標(biāo)準(zhǔn)壓差升高(主要發(fā)生在裝置前端的膜元件),也可能引起透水量下降。通常錳和鐵會同時存在。

(3)硫酸鹽垢

若發(fā)生沉積,首先影響鹽濃度*高的系統(tǒng)*后面的膜元件,表現(xiàn)為二段壓差明顯升高。需要用專用清洗劑。

(4)硅

顆粒硅:污堵膜元件水流通道,導(dǎo)致系統(tǒng)壓差升高。采用0.4%二氯胺對于溶解嚴(yán)重污染的硅垢是有效的。

膠硅:與顆粒硅相似。

溶解硅:形成硅酸鹽析出,應(yīng)采用二氯胺清洗。

(5)懸浮物/有機(jī)物

污堵表現(xiàn):透水量下降,一段壓差明顯升高。若給水SDI大于4或濁度大于1,有機(jī)物污染的可能性較大。

(6)微生物

污堵表現(xiàn):標(biāo)準(zhǔn)壓差升高或標(biāo)準(zhǔn)透水量下降??刹捎梅茄趸詺⒕鷦┘訅A進(jìn)行清洗。

(7)鐵細(xì)菌

污堵表現(xiàn):標(biāo)準(zhǔn)壓差升高??刹捎肊DTA鈉鹽加堿進(jìn)行清洗。

4、反滲透系統(tǒng)清洗時機(jī)的判斷與選擇

當(dāng)有下述情況發(fā)生之—時應(yīng)對反滲透膜系統(tǒng)予以清洗

■ 標(biāo)準(zhǔn)化后的設(shè)備產(chǎn)水量減少了10~15%;

■ 標(biāo)準(zhǔn)化后的膜系統(tǒng)運行壓力增加了15% ;

■ 標(biāo)準(zhǔn)化后的膜系統(tǒng)鹽透過率較初始正常值增加了10~15%;

■ 運行壓差較初始作業(yè)時增加了15%

(建議以設(shè)備*初運行25~48小時所得到的運行記錄為標(biāo)準(zhǔn)化后對比依據(jù))

反滲透設(shè)備的性能參數(shù)與壓力、溫度、pH值、系統(tǒng)水回收率及原水含鹽濃度等諸多因素的變化有關(guān)。因此,依據(jù)初始試機(jī)時而得到的正常技術(shù)參數(shù)(產(chǎn)品水流量、壓力、壓差及系統(tǒng)脫鹽率)作為依據(jù)及與標(biāo)準(zhǔn)化后現(xiàn)時系統(tǒng)數(shù)據(jù)比較是**重要的。此外,清洗時間的選擇也因使用反滲透設(shè)備地區(qū)的原水水質(zhì)條件及環(huán)境特性的差異而有所不同,因此,有必要根據(jù)設(shè)備現(xiàn)場的條件施以適當(dāng)?shù)墓芾泶胧?。但是無論如何,對于任何一個設(shè)計優(yōu)良和管理完善的反滲透系統(tǒng)來說,化學(xué)清洗的*短周期均應(yīng)**在累計連續(xù)運行3個月以上,運轉(zhuǎn)時間一般達(dá)到6-12個月左右*好,否則就必須考慮對原有系統(tǒng)的預(yù)處理設(shè)備或其運行管理有所改善。

5、清洗箱容積的確定及清洗液的用量計算

清洗箱的容積和清洗液的用量可以通過以下幾種方式計算而獲得:

1)運用壓力容器的空體積和管道的空體積進(jìn)行估算:

壓力容器的空體積為:

V1 = NπR2L

其中: N = 每次清洗時的壓力容器數(shù)目

R = 壓力容器的半徑

L = 壓力容器的有效長度

管道空容積體積為:

V2=L1πd2/4

其中: L1 = 為清洗管道總長度

d = 為清洗管道直徑

清洗箱總?cè)莘e(即清洗液配制量):

V= 1.2(V1+ V2)

2)根據(jù)膜元件的型號規(guī)格和污染程度來計算清洗箱的容積和清洗液的配制量:

對于正常污染情況:一般按每根4英寸的膜元件配制8.5升的清洗液;每根8英寸的膜元件按34升來配制清洗液的方法來計算反滲透清洗箱的容積。

對于污染較為嚴(yán)重的情況:每根4英寸膜元件配制16升清洗液;每根8英寸膜元件按55升配制清洗液并由此而得到清洗箱的容積和清洗液的配制量。

6、膜清洗過程

1)首先用反滲透產(chǎn)品水(*好采用反滲透產(chǎn)品水,也可以用符合反滲透進(jìn)水標(biāo)準(zhǔn)的軟化水或過濾水)沖洗反滲透膜組件和系統(tǒng)管道,

2)用反滲透產(chǎn)品水至少應(yīng)該是合格的軟化水配制清洗液,并且**混合均勻;在清洗前應(yīng)反復(fù)確認(rèn)清洗液pH值和溫度是否適宜。

3)首先用正常清洗流量的1/2及40~60PSI的運行壓力向反滲透設(shè)備打入清洗液,并去除膜容器內(nèi)部存留的水。并把剛開始循環(huán)回來的部分清洗液排掉,防止清洗液被稀釋。

在正常清洗時,清洗系統(tǒng)壓力控制準(zhǔn)則是采用幾乎使系統(tǒng)不能產(chǎn)出*水時的壓力為*好(即清洗系統(tǒng)供給壓力與原水和濃縮水間的壓差大小相等)。因為合適的清洗運行壓力可使反滲透膜面上重新堆積異物質(zhì)的可能性降到*低的程度。

4)清洗時,先將以前在壓力容器內(nèi)部存留的水排凈.然后再把清洗過程產(chǎn)生濃縮水和產(chǎn)出水向清洗槽循環(huán),并注意保持清洗液溫度穩(wěn)定。在開始進(jìn)行循環(huán)清洗前,要首先確認(rèn)清洗液溫度和pH值是否已符合標(biāo)準(zhǔn)。并對其回流清洗液的濁度等直觀情況進(jìn)行確認(rèn):如果回流清洗液已明顯變色或變濁則應(yīng)重新準(zhǔn)備清洗液;若回流清洗液pH變化值超過0.5時,*好重新調(diào)整PH值或更換清洗液。

5)在對系統(tǒng)進(jìn)行化學(xué)清洗時,一般操作方法是:首先對需要清洗的壓力容器采用低流量(1/2標(biāo)準(zhǔn)清洗流量)循環(huán)清洗5~15分鐘,然后再采用中流量(2/3標(biāo)準(zhǔn)清洗流量)循環(huán)清洗10~15分鐘。

6)然后停泵并關(guān)掉閥門,使膜元件浸泡在清洗液中,浸泡時間大致為1個小時。如膜污染情況較為嚴(yán)重或是清洗較難去除的污染物,該過程的浸泡時間可適當(dāng)延長。為**長時間浸泡時的清洗液溫度,也可采用反復(fù)進(jìn)行循環(huán)與浸泡相結(jié)合的方式。一般說來清洗液的溫度至少應(yīng)保持在20℃以上和40℃以下,適宜的清洗液溫度可增強(qiáng)清洗效果;請注意:溫度過低的清洗液可能在清洗過程中發(fā)生藥品沉淀。當(dāng)清洗液溫度過低時,清洗應(yīng)安排在將清洗液溫度升高到較為合適的溫度后在進(jìn)行。

清洗時各反滲透壓力容器的流量控制

壓力容器直徑

(英寸) 每個反滲透壓力容器通過的標(biāo)準(zhǔn)清洗流量

GPM m3/hr

2.5 ~5 ~1.1

4 ~10 ~2.3

8 ~40 ~9

7)在正常清洗時,在結(jié)束清洗液的浸泡之后,以標(biāo)準(zhǔn)清洗流量再次循環(huán)清洗20~60分鐘一般即可以結(jié)束清洗。然后再用同樣容積的反滲透產(chǎn)品水對反滲透膜組件進(jìn)行沖洗,并將沖洗水排入下水道中。在確認(rèn)沖洗干凈后,即可重新運行反滲透設(shè)備。我們建議至少應(yīng)排放掉在化學(xué)清洗后重新運行系統(tǒng)后15分鐘內(nèi)所生產(chǎn)出的產(chǎn)品水.并在對現(xiàn)場系統(tǒng)產(chǎn)品水水質(zhì)進(jìn)行認(rèn)真的化學(xué)分析結(jié)果確認(rèn)后,再將系統(tǒng)運行所得到的系統(tǒng)產(chǎn)出水打入產(chǎn)品水水箱。另外,在采用多種藥品進(jìn)行清洗時,為防止化學(xué)藥品之間的化學(xué)反應(yīng),在每次進(jìn)行清洗前產(chǎn)品水側(cè)排出的水*好也應(yīng)排凈。

※ 若是多級設(shè)備,建議分級進(jìn)行清洗,以避免流量無法控制的局面——即**級流量太少或*末級流量過多,這樣做,也可以防止在**級被洗掉的污染沉淀物又重新流入下一級,形成二次污染。

8)若欲防止微生物的再次污染,在對系統(tǒng)進(jìn)行清洗之后,可用膜廠商允許使用的殺菌溶液對膜系統(tǒng)進(jìn)行**清洗,其操作方式同前。請注意:對**清洗后的沖洗務(wù)必要徹底,以避免將**液帶入產(chǎn)品水中。