反滲透清洗技術論文

　　反滲透膜法水處理工藝是目前公認為水除鹽最有效的技術之一。小編整理的，希望你能從中得到感悟!

　　篇一

　　反滲透離線清洗技術研究

　　摘要 本文分析了電廠反滲透系統執行流程及反滲透膜汙染的主要原因與汙染物種類，介紹了反滲透離線清洗技術原理及清洗方法。

　　關鍵詞 反滲透;離線清洗;技術

　　中圖分類號TM62 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708***2011***35-0061-02

　　0 引言

　　反滲透膜法水處理工藝是目前公認為水除鹽最有效的技術之一。但是由於反滲透膜在正常執行過程中不可避免地會被無機鹽垢、膠體、微生物、金屬氧化物等汙染。這些物質沉積在膜表面上，將會引起反滲透裝置出力下降或脫鹽力下降。因此為了恢復良好的透水和除鹽效能，需要對膜進行化學清洗。通過離線清洗技術，可基本恢復濾元通量，顯著降低過濾器進、出口壓差，延長濾元的使用壽命，對提高反滲透系統的工作效率具有重要現實意義。

　　1 反滲透系統流程與執行情況

　　根據電廠鍋爐生產工藝中對進水水質的控制要求，設計反滲透系統執行流程為：機組迴圈水排水或水庫水***深井水***→生水池→生水泵→機械攪拌澄清池→無閥濾池→清水箱→清水泵→PCF過濾器→超濾元件→超濾水箱→超濾出水輸送泵→反滲透保安過濾器→高壓泵→反滲透元件→淡水箱→淡水泵→二級除鹽系統。從反滲透系統工藝流程來看，反滲透膜的進水雖然經過了複雜的前置系統處理，但是仍有較多的雜質，比如少量的懸浮物、膠體、微生物和各種金屬氧化物等，這些物質如果沉積在膜表面，膜表面流體中溶質***截留物質***濃度不斷增加，逐漸高於主體流體的濃度，產生濃差極化現象，致使濃度邊界層的過濾阻力增加，就會堵塞膜的透水通道，膜通量下降，從而大大降低系統出力。

　　2 膜汙染的主要原因與汙染物種類

　　一般認為有3種情況可使膜效能下降：一是膜本身的化學變化，包括膜的水解、遊離氯等的氧化以及強酸強鹼的作用;二是膜本身的物理變化，包括壓密、反壓力作用使膜被破壞;三是膜受汙染，這主要包括結垢物、微生物、膠體、懸浮物、有機物等在膜面及內部汙染堵塞。這3種情況都可使膜效能下降，並造成進水壓力升高、產水量下降、脫鹽率下降。

　　膜汙染常見的汙染物種類主要有以下幾種：

　　1***膠體汙堵

　　在地下水和地表水中，總含有鐵鋁膠體、矽膠體、有機質膠體及預處理時加入的混凝劑、助凝劑、阻垢劑等形成的膠體，在膜表面都可能沉積這些物質，從而形成膠體汙堵，降低系統產水量，脫鹽率下降。

　　2***生物汙堵

　　由於單一的殺菌劑不能全部殺死水中的各種細菌微生物，系統設在死角區或停用時間過長造成細菌微生物生長繁殖，粘附在膜表面形成生物粘膜，使系統執行壓差升高，產水量下降，脫鹽率先是略有上升，然後降低。

　　3***化學結垢

　　化水結垢往往是被濃縮鹽水中過量的溶解鹽沉澱而結垢。表現為原段壓降升高，脫鹽率下降，出力降低。

　　4***顆粒堵塞

　　由於系統投運時沖洗不徹底，保安過濾器缺陷致使泥、細砂等腐蝕碎片通過，從而導致執行壓差高，使膜邊上的膜片脫落堵在下一個膜的前端，造成壓降升高、出力減小。

　　3 反滲透膜的離線清洗技術

　　3.1 清洗技術原理

　　離線清洗是單獨拆出執行系統中的滲透膜，利用專業清洗裝置對滲透膜進行清洗。通過物理和化學的共同作用達到清除汙垢、恢復膜元件效能的目的。其系統組成包括：清洗配液罐***按清洗藥劑的酸鹼性分為鹼性液和酸性液，罐內可以安裝加熱盤管***、清洗泵、過濾器、原水泵、RO泵***高壓泵***、RO膜組***壓力容器***、壓力錶、溫度計、pH計、流量計、閥門、管道以及控制儀表等。離線清洗可以充分發揮清洗裝置的優勢，先對膜元件效能引數進行測試，然後針對汙垢特點使用不同的清洗藥劑反覆、交替進行清洗。化學藥劑的使用針對性強、除垢率高，不會對膜元件造成傷害。因此，一般對於汙染較輕或初次清洗的系統適合採用線上清洗方式進行恢復。如果線上清洗很難恢復正常執行狀態，再採用離線方式進行徹底清洗。

　　3.2 清洗條件

　　為了保證反滲透系統的正常執行，延長反滲透膜元件的壽命，按照反滲透的設計要求，在達到以下條件時應儘早實施清洗：

　　1***一運轉***流量***條件下，各段的壓差達到運轉初期壓差的1.5倍;

　　2***段的壓差達到各個反滲透元件的規格表記載的允許值;

　　3***準運轉條件***相同壓力、溫度、回收率、濃度***下的產水量減少到初期的90%。

　　3.3 清洗藥劑

　　膜清洗劑的使用要求不但要將汙染物從膜上去除，同時必須在去除汙染物的同時要保證膜不受傷害，或最小程度的受傷害。因此，離線清洗藥劑的選擇要充分考慮到系統的預處理工藝、進水水質、系統執行狀況、系統正在使用的化學品以及膜元件的材質特性即耐受酸、鹼、氧化劑、溫度、外力衝擊的能力等諸多因素。根據上述所述，通常汙染型別雖然可以簡單地劃分為無機鹽汙染、金屬氧化物汙染、膠體汙染、系統短路引起的顆粒汙染，但是實際例子中通常需要相當的現場經驗才可以準確判斷汙染的型別。然後，根據汙染型別針對性的選擇清洗劑，如TS-883是種高pH的藥劑，用於去除有機物、汙泥、膠體以及其它附著於膜表面的顆粒;TS-882是種低pH藥劑，用於去除金屬氫氧化物、碳酸鈣和其它類的結垢; TS-881是種廣譜的生物抑制劑，在低藥量下可以快速的起到殺菌作用。同時，通常情況下各種汙染都是相伴而生的，這些藥劑的協同使用可以最大程度恢復膜元件效能，同時保證膜元件不受傷害。

　　3.4 清洗步驟

　　1***用效能優良的備用膜元件替換系統上的待清洗膜元件，以保證系統不停止執行;2***測試膜元件效能。每一支膜元件單獨測試其各項效能指標，包括：脫鹽量、產水量、壓差、重量等，並作好測試前紀錄。通過對元件物理檢測和效能分析，判斷元件汙染型別，並確定出最有效的清洗方案對單支膜元件進行清洗;3***用反滲透產品水配製清洗液，準確稱量並混合均勻，檢測清洗液的pH值、藥劑含量、溫度等是否符合要求;4***對單支膜元件進行試清洗，然後對超濾裝置的所有超濾膜元件***4組，每組10支***均進行離線單支清洗。所用清洗劑為KY410、KY420、KY430、KY440藥劑及部分鹽酸等輔助藥劑。將加熱的藥液經泵注入滲透膜，泵的流量10m3/h~15m3/h，揚程20m~30m，泵揚程的選擇要符合要求，不要超高。剛清洗時一桶藥液不要迴圈到藥箱，要求直接排放至廢液回收裝置，裡面含有大量的汙染物，會直接影響藥液的效果，導致清洗不佳。之後沒有大量汙染的時候藥液直接回到原藥液罐，進行迴圈清洗。清洗時要全量開啟濃水排放閥門儘量降低壓力，關閉產水閥，以免藥液流入純水箱。

　　參考文獻

　　[1]郝丹宇.反滲透膜的清洗[J].工業水處理，2002***11***.

　　篇二

　　反滲透膜的化學清洗

　　摘 要: 通過對反滲透膜不同汙垢的分析，提出了針對性的清洗方案，詳細介紹了常規汙染物清洗方法、清洗藥劑配方及特殊汙染物的清洗方法。

　　關鍵詞: 反滲透膜結垢;化學清洗;

　　中圖分類號：F407.7 文獻標識碼：A 文章編號：

　　反滲透是採用膜分離的水處理技術。隨著膜科學研究和製造工藝的進步，反滲透水處理技術得到了迅速的發展。反滲透技術基本上屬於物理方法，它藉助物理化學過程，在諸多方面具有傳統的水處理方法所沒有的優點，例如：室溫下使用、能耗低、佔地少和執行維護工作量極少等。

　　反滲透膜表面在執行中由於給水帶入的物質的汙染而產生汙垢，例如金屬氧化物的水合物、鈣的沉澱物、有機物和微生物。這些物質在適當的操作條件下可藉助化學藥劑的清洗而有效地去除，稱為膜的化學清洗。

　　一、反滲透膜結垢的原因

　　㈠ 預處理方式不當;

　　㈡ 預處理執行不當;

　　㈢ 給水系統***管道、泵、閥門等***材料選擇不當;

　　㈣ 加藥系統不正常;

　　㈤ 停機後沖洗不當;

　　㈥ 操作控制***如回收率、產品水通量、給水流速等***不當;

　　㈦ 長期執行中積累的鈣、矽等沉澱物;

　　㈧ 反滲透給水的水源改變;

　　㈨ 給水水源的生物汙染。

　　二、反滲透膜需要進行清洗的標誌

　　膜表面汙垢導致產品水流量減少，膜的脫鹽率下降，給水/濃水的壓力差增加。

　　經過標準化後的執行引數：***產品水流量下降10%，脫鹽率下降5%，給水、濃水壓差增加15%需進行化學清洗***其基準是參比新膜最初始執行24―28h內的執行效能。如預處理合理、執行正常，則一般半年至一年清洗一次，如小於3個月就需要清洗，則應研究改進預處理方式。

　　汙垢種類的判別

　　複合膜的清洗，由於其對PH值和溫度的高度穩定性，只要選擇清洗工藝得當，就可以達到較好的清洗效果。如果未及時清洗，拖延太久，就很難清洗乾淨。有效的清洗是依據汙垢的性質選擇清洗化學藥品，錯誤選擇藥品將使汙垢惡化，因而清洗前可根據下列幾個方面弄清汙垢種類：

　　㈠ 給水化學分析成分;

　　㈡ 以前清洗的檢查結果;

　　㈢ SDI測定的過濾膜上的汙染物分析;

　　㈣ 保安過濾器上沉積物分析;

　　㈤ 檢查給水管道內表面，開啟壓力容器端蓋，觀察膜元件進水端汙垢的外狀***如紅棕色可能是鐵汙垢，生物汙垢活有機物通常為黏性膠狀物***。

　　化學清洗工藝要點

　　必須按照選擇的配方和規定的溫度進行;

　　清洗流速：對於8in膜元件，流速最大采用9.1m3/h;4in膜元件，流速採用1.8―2.3m3/h; 2.5in膜元件，流速採用0.7―1.1m3/h。壓力容器的壓力必須是達到上述流量的最小壓力，但通過任何壓力容器的壓降不得超過60psi。

　　膜元件的清洗可以用陰離子表面活性劑，避免使用陽離子表面活性劑，因其可能產生不可逆轉的汙堵。

　　可以並聯清洗，也可以分段清洗，分段清洗的目的是：

　　㈠ 不致使第一段流速過低，不致使最後一段流速太高。

　　㈡ 不致使第一段沉積物帶至下一段。

　　配置溶液使用的水源必須為反滲透產品水。

　　清洗裝置及系統

　　㈠ 清洗溶液可能為酸性或鹼性，即PH=1―12，因此清洗系統必須是防腐材料，溶液箱設有加溫，故應考慮耐溫***45℃***，不應低於15℃，以防止化學藥劑在低溫下沉澱，一般可用碳鋼襯膠、環氧玻璃鋼或聚丙烯材料。清洗箱應設有蓋子，蓋上有人孔以便加藥。

　　㈡ 清洗溶液箱體積大致為每次清洗時第一段壓力容器的容積加上清洗***進出溶液***迴圈管路的容積。

　　清洗流量：對於8in膜元件，流速最大采用9.1m3/h，流量乘以第一段最高的壓力容器排列個數，考慮到汙垢嚴重的可能性，應乘以1.5倍的係數。

　　清洗過程及步驟

　　㈠ 清洗系統的準備

　　停下待清洗的反滲透系統，關閉高壓泵出口截止閥和電動閥，開濃水排放閥和調節閥，關閉產品水手動閥。開啟產水清洗迴流閥。上述閥門不能有內漏現象。

　　將除鹽水注至清洗水箱1/2液位，開啟清洗泵進口閥，啟動清洗水泵，開啟清洗水泵出口迴流閥門，開啟清洗保安過濾器進口閥和出口閥，此時可開啟保安過濾器上的空氣閥排放系統中的空氣，直至水流出為止，即可準備清洗。

　　㈡ 配置清洗液

　　⑴ 將藥品加入清洗水箱，加除鹽水至2/3液位，用清洗水泵混合一遍清洗液，預熱清洗液時應用低流量***理論清洗水量的一半***。

　　⑵ 儘可能低的清洗液壓力置換元件內的原水，其壓力僅需達到足以補充進水至濃水的壓力損失即可，即壓力必須低到不會產生明顯的滲透產水。低壓置換操作能夠最大限度的減低汙垢再次沉澱到膜表面，視情況而定，排放部分濃水以防止清洗液的稀釋。

　　⑶ 濃水管路中就應該出現清洗液，讓清洗液迴圈回清洗水箱並保證清洗液溫度恆定。

　　停止清洗泵的執行，讓膜元件完全浸泡在清洗液中。一般元件浸泡1小時足夠了，但對於頑固的汙染物，需要延長浸泡時間，如浸泡10―15小時或過夜。為了維持浸泡過程的溫度，可採用很低的迴圈流量***理論清洗流量的10%***。

　　⑷ 進行大流量迴圈，迴圈時間為30―60分鐘。大流量能沖掉被清洗液清洗下來的汙染物。大流量的條件下，將出現過高壓降的問題，單元件最大允許的壓降為1bar***15psi***，對多元件壓力容器最大允許壓降為3.5bar***50psi***,以先超出為限。

　　⑸ 預處理的合格產水可以用於沖洗系統內的清洗液，除非存在腐蝕問題***例如，靜止的海水將腐蝕不鏽鋼管道***。為了防止沉澱，最低沖洗溫度為20℃。

　　注：在酸洗過程中，應隨時檢查清洗液 pH值變化，當在溶解無機鹽類沉澱消耗掉酸時，如果 pH的增加超過 0.5 個 pH值單位，就應該向清洗箱內補充酸，酸性清洗液的總迴圈時間不應超過 20 分鐘，超過這一時間後，清洗液可能會被清洗下來的無機鹽所飽和，而汙染物就會再次沉積在膜表面，此時應用合格預處理產水將膜系統及清洗系統內的第一遍清洗液排放掉，重新配置清洗液進行第二遍酸性清洗操作。

　　清洗藥劑配方

　　八、清洗藥劑的效能和作用

　　反滲透膜上的汙染物主要有：懸浮顆粒、膠體顆粒***包括有機物和無機物***、難容鹽垢***有碳酸鈣，鈣、鍶、鋇的硫酸鹽***、金屬氧化物、二氧化矽、有機物、微生物等。所採用的化學清洗藥劑有酸、鹼、有機絡合劑以及表面分散劑等。化學藥品在清洗中的作用如下：

　　㈠ 鹽酸

　　鹽酸是一種價格便宜，易於去的的無機強酸，鹽酸能溶解碳酸鹽水垢、多數金屬氧化物。

　　㈡ 磷酸

　　磷酸是中等酸性的無機酸，由於分級電離，故酸性較鹽酸弱，常用濃度0.5%。對碳酸鈣和金屬氧化物都有容積作用。

　　㈢ 氨基磺酸

　　氨基磺酸也是次於鹽酸、磷酸的有機強酸，其1%水溶液的PH值為1.18。不揮發、不吸溼、無味無毒、不燃的白色晶體。

　　㈣ 檸檬酸

　　檸檬酸為無色透明晶體，1%水溶液的PH值為2.3。檸檬酸可溶解金屬氧化物，其原理不是依靠氫離子去溶解，而是檸檬酸能夠絡合金屬離子，把氧化物去除。

　　㈤ 鹼液

　　鹼液清洗主要是為了去除微生物、有機物和矽垢對膜的汙染。鹼液主要採用氫氧化鈉***0.1%***的水溶液，其PH值約為12。

　　㈥ 硫代硫酸鈉

　　硫代硫酸鈉用於清洗金屬氧化物，屬於還原性溶解，採用濃度1%。

　　㈦ 表面活性劑

　　表面活性劑是能分散在溶液中的有機化合物，可使溶液的表面張力降低，引起正吸附，這樣可使溶液表面容質大於溶液內部容質分子的濃度。十二烷硫酸鈉是膜清洗中最主要的表面活性劑，加入量為0.1%。

　　九、特殊汙染物的清洗

　　㈠ 硫酸垢的清洗

　　硫酸鹽垢的汙染是非常難以清洗的一類膜汙染物，如果硫酸鹽類垢不能在早期發現，膜系統性能能夠清洗恢復的可能性極低，最有可能是將出現產水量的下降並難以恢復。其清洗系統配置、pH和溫度範圍及建議清洗流量值完全相同。

　　清洗藥品：0.1%NaOH;1.0% Na4-EDTA***pH12，溫度 30ºC***

　　㈡ 有機物的清洗

　　針對存在有機物如腐植酸和富里酸、阻垢劑或油等汙染膜系統的清洗，清洗過程，系統配置、pH和溫度範圍及建議清洗流量值完全相同。

　　清洗藥品：

　　先用 0.1% NaOH，pH12，最高溫度 30oC進行清洗，

　　再用 0.2% HCl，pH2，最高溫度 45oC進行清洗。

　　參考文獻

　　[1]張葆宗，李明，張鬆建等.反滲透水處理應用技術 [M].中國電力出版社，2004.

　　[2]DOW反滲透和納濾膜元件產品與技術手冊[C]，2011.

　　[3]卞衛華.膜技術在電廠水處理中的應用[J].能源工程,2005.