海德能反渗透膜清洗方法

海德能反渗透膜污染与清洗8.1清洗特别提示本节内容适用于4、6、8和8.5英寸直径的复合聚酰胺反渗透和纳滤膜元件。●聚酰胺反渗透膜元件在任何情况下均不得与游离氯等氧化剂接触，游离氯的氧化将使膜造成永久性的损伤。因此，在管路与设备灭菌操作或使用清洗剂与储存保护剂之后均应特别注意膜系统给水中是否含有游离氯残留。对此如有怀疑，应进行相应检测。如存在游离氯残留，可使用亚硫酸氢钠将其还原，并满足反应时间以保证充分的脱氯。每1.0ppm的游离氯需亚硫酸氢钠的用量为1.8-3.0ppm。●在反渗透膜元件的担保期内，建议每次膜元件的清洗应与海德能公司协商后进行。●在清洗溶液中，应避免使用阳离子表面活性剂。使用阳离子表面活性剂可导致膜元件无法恢复的污染。8.2膜污染在正常运行一段时间后，反渗透膜元件会受到给水中可能存在的悬浮物或难溶盐的污染，这些污染中最常见的是碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶沉淀、金属（铁、锰、铜、镍、铝等）氧化物沉淀、硅沉积物、无机或有机沉积混合物、NOM天然有机物质、合成有机物（如：阻垢剂/分散剂，阳离子聚合电解质）、微生物（藻类、霉菌、真菌）等污染。污染性质和污染速度取决于各种因素，如给水水质和系统回收率。通常污染是渐进发展的，如不尽早控制，污染将会在相对较短的时间内损坏膜元件。当膜元件确证已被污染，或是在长期停机之前，或是作为定期日常维护，建议对膜元件进行清洗。当反渗透系统（或装置）出现以下症状时，需要进行化学清洗或物理冲洗：●在正常给水压力下，产水量较正常值下降10～15%；●为维持正常的产水量，经温度校正后的给水压力增加10～15%；●产水水质降低10～15%，透盐率增加10～15%；●给水压力增加10～15%；●系统各段之间压差明显增加（可能没有仪表监测该参数）。在运行数据未标准化的情况下，如果关键参数没有改变，上述清洗原则依然可以适用。保持稳定的运行参数主要是指产水流量、产水背压、回收率、温度及TDS。如果这些运行参数起伏不定，强烈建议标准化数据以确定是否有污染发生，或者在关键运行参数有变化的前提下反渗透的实际运行是否正常。海德能公司提供标准化软件ROdata.xls，可从海德能公司的网站上下载。定时监测系统整体性能是确认膜元件是否已发生污染的基本方法。污染对膜元件的影响是渐进的，并且影响的程度取决于污染的性质。表-1“反渗透系统故障诊断一览表”列出了常见的污染现象及其对膜性能的影响。已受污染的反渗透膜的清洗周期根据现场实际情况而定。正常的清洗周期是每3-12个月一次。如果在1个月以内清洗一次以上，就需要对反渗透预处理系统做进一步调整和改善，如追加投资，或重新进行反渗透系统设计。表-1反渗透系统故障诊断一览表故障种类可能发生位置压降给水压力盐透过率金属氧化物(Fe/Mn)一段最前端膜元件迅速增加迅速增加迅速增加胶体污染(有机和无机混合物)一段最前端膜元件逐渐增加逐渐增加轻度增加难溶盐类(Ca/Mg/Ba/Sr)末段最末端膜元件适度增加轻度增加一般增加聚合硅沉积物末段最末端膜元件一般增加增加一般增加生物污染任何位置通常前端膜元件明显增加明显增加一般增加有机物污染(难溶NOM)所有段逐渐增加增加降低阻垢剂污染末段最严重一般增加增加一般增加氧化损坏一段最严重一般增加降低增加水解损坏(超出pH范围)所有段一般降低降低增加磨蚀损坏(颗粒物)一段最严重一般降低降低增加O型圈渗漏(内连接管或适配器)无规则(通常在两端适配器)一般降低一般降低迅速增加膜元件外壳破损(由撞击造成)无规则(运输或安装间隙)可能降低可能降低可能增加膜卷突出(压差过大导致)两端膜元件明显增加明显增加迅速增加当膜元件仅仅是发生了轻度污染时，重要的是清洗膜元件。重度污染则会阻碍化学药剂深入渗透至污染层，影响清洗效果。如果膜元件的性能降低至正常值的30-50%，那么，欲完全恢复膜元件出厂时的初始性能是不可能的。在反渗透系统设计中，可使用反渗透产品水冲刷系统中的污染物以降低清洗频率。用产品水浸泡膜元件可有助于污垢的溶解、脱落，降低化学清洗的频率。清洗何种污染物以及如何清洗要根据现场污染情况而进行。对于几种污染同时存在的复杂情况，清洗方法是采用低pH和高pH的清洗液交替清洗。膜元件受到污染时，往往通过清洗的方式来恢复膜元件的性能。清洗的方式一般有两种，物理清洗(冲洗)和化学清洗(药品清洗)。物理清洗(冲洗)是不改变污染物的性质，使用机械性的冲刷清除膜元件中的污染物，恢复膜元件的性能。化学清洗是使用相应的化学药剂，改变污染物的组成或属性，然后排出膜元件，恢复膜元件的性能。吸附性低的粒子状污染物，可以通过冲洗(物理清洗)的方式达到一定的效果，像生物污染这种对膜的吸附性强的污染物使用冲洗的方法很难达到预期效果。冲洗已经很难去除污染物时，应停止装置并采用化学清洗。为了提高化学清洗的效果，清洗前，有必要通过对污染状况进行分析，确定污染的种类(详细参照第九章相关内容)。在掌握污染物种类、成分、数量的基础上，选择合适的清洗药品是清洗成功的关键因素。化学清洗与物理清洗并是可以相互配合的两种清洗手段。在面对轻度污染时，采用物理清洗时添加一些化学药品可以使清洗效果倍增，同样在严重污染采用化学清洗时也可以使用一些物理性的强化手段来增强化学清洗的效果。8.3污垢成份碳酸钙垢碳酸钙垢是一种矿物结垢。当阻垢剂/分散剂添加系统出现故障时，或是加酸pH调节系统出故障而引起给水pH增高时，碳酸钙垢有可能沉积出来。尽早地检测碳酸钙垢，对于防止膜层表面沉积的污垢结晶损伤膜元件是极为必要的。早期检测出的碳酸钙垢可由降低给水的pH值至3-5，运行1-2小时的方法去除。对于沉积时间长的碳酸钙垢，可用低pH值的柠檬酸溶液清洗去除。硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶垢硫酸盐垢是比碳酸钙垢硬很多的矿物质垢，且不易去除。硫酸盐垢可在阻垢剂/分散剂添加系统出现故障或加硫酸调节pH时沉积出来。尽早地检测硫酸盐垢对于防止膜层表面沉积的污垢结晶损伤膜元件是极为必要的。硫酸钡和硫酸锶垢较难去除，因为它们几乎在所有的清洗溶液中难以溶解，所以应特别加以注意。磷酸钙垢磷酸钙垢在高含磷的市政污水处理中是较为常见的。通常这种垢可用酸性清洗液去除。目前在海德能公司的RO设计软件中未包含磷酸盐垢的计算。如果在给水中磷酸盐的含量达到或大于5ppm，请与海德能公司联系。金属氧化物/氢氧化物污染典型的金属氧化物和金属氢氧化物通常为铁、锌、锰、铜、铝等金属的化合物。这种垢可能是管路、容器（罐/槽）的腐蚀产物，金属材料会被空气、氯、臭氧、高锰酸钾氧化，或者来自于预处理过滤系统中使用的铁或铝混凝剂。聚合硅垢硅胶垢去除困难，来自于可溶性硅过饱和或聚合反应。硅胶垢与硅基胶体污染不同，后者可能与金属氢氧化物和有机物有关。采用传统的清洗方法几乎无法对付硅垢，如果遇到清洗不利的情况请联系海德能公司。现在也有一些非常利害的药剂，如氟化氢氨在一些地方成功应用，但它的毒性很大，对设备也有害。胶体污染胶体是悬浮在水中的无机物或是有机与无机混合物的颗粒，它不会由自身重力而沉淀。胶体物通常含有以下一个或多个主要组份：铁、铝、硅、硫或有机物。溶解性天然有机物污染（NOM）溶解性天然有机物污染（NOM，NaturalOrganicMatter）通常是由地表水或深井水中的营养物分解所致。有机污染的化学机理很复杂，主要的有机组份或是腐植酸，或是灰黄霉酸。非溶性NOM被吸附到膜表面可造成RO膜元件的快速污染，一旦吸附作用产生，凝胶或块状的污染过程就会开始。微生物沉积有机沉积物是细菌粘泥、真菌和霉菌等沉淀物，这种污染物较难去除，尤其是在给水通路被完全堵塞的情况下。给水通路堵塞会使清洁的进水难以充分均匀的进入膜元件内。为抑制这种沉积物的进一步生长，重要的是不仅要清洁和维护RO系统，同时还要清洁预处理、管道及端头等。对膜元件采用氧化性杀菌时，请与海德能公司技术支持部门联系，使用海德能公司认可的杀菌剂。8.4物理清洗1物理清洗的意义物理清洗是通过低压力、高流速的进水冲刷膜元件，将短时间内在膜表面附着的污染物和堆积物清洗掉的方式。图-1清洗时膜面的状态示意图2清洗要点清洗时的要点是高流速，低压力和清洗频率。(1)清洗的流速装置运行时，附着性高的颗粒状污染物逐渐堆积在膜表面。如果清洗时的流速与运行时的流速相等或更低，则很难把这些污染物从膜元件中冲洗出来。因此，清洗时应使用比正常运行时更高的流速(一般可考虑为正常运行浓水流速的1.2倍)。而实际上膜元件两端的压差与进水流量成正比，单只膜元件的压力差不允许超过0.7bar，因此海德能公司对单只膜元件的最大进水流量作了严格的限制，请在清洗时遵循以下规定。表-2运行时单只膜壳浓水流量范围规格单只容器的浓水流量单只容器的最大进水流量8英寸膜壳7.2-12.0m3/hr17.0m3/hr4英寸膜壳1.8-2.5m3/hr3.6m3/hr(2)清洗压力正常高压运转时，压力直接垂直作用膜面，使进水透过膜面得到产水，同时污染物也被压向膜面。所以在清洗时，如果采用同样的高压，则污染物被积压在膜表面，清洗的效果就会降低。清洗时尽可能的通过低压，高流速的方式，增加水平方向的剪断力把污染物冲出膜元件。清洗压力一般建议控制在3.0bar以下。如果在3.0bar以下，很难达到流量要求时，尽可能控制进水压力，以不出产水为标准。一般进水压力不能大于4.0bar。(3)清洗频率条件允许的情况下，建议经常对系统进行清洗。增加清洗的次数比延长1次清洗的时间更为有效。一般清洗的频率推荐为1天1次以上。根据具体的情况，顾客可以自行规定清洗的频率。清洗用水一般使用合格的预处理产水即可，清洗时的流量、时间以及压力条件归纳在表-3中。表-3清洗条件膜尺寸(inch)压力(bar)频率(次/日)时间(分)83.0以下1次以上10-1543.0以下1次以上10-153清洗步骤(1)停止装置缓慢地降低操作压力，逐步停止装置。急速停车造成的压力急速下降会形成水锤，将会对管道、压力容器以及膜元件造成冲击性损伤。(2)调节阀门首先全开浓缩水阀门；然后关闭进水阀门；接着全开产水阀门(如关闭系统后关闭了产水阀门)。如果错误的关闭产水阀门，压力容器中的后端的膜元件可能因为产水背压而造成膜元件机械性损伤。(3)清洗作业首先启动低压清洗泵；然后缓慢地打开进水阀，同时观察浓缩水流量计的流量；调节进水阀门直至流量和压力调节到设计值；最后在10-15分钟后慢慢地关闭进水阀门，停止进水泵。8.5化学清洗1化学清洗药品的选择与使用选择适宜的化学清洗药剂及合理的清洗方案涉及许多因素。首先要与设备制造商、RO膜元件厂商、或RO特用化学药剂及服务人员取得联系。确定主要的污染物，选择合适的化学清洗药剂。有时针对某种特殊的污染物或污染状况，要使用RO药剂制造商的专用化学清洗药剂，并且在应用时，要遵循药剂供应商提供的产品性能及使用说明。特殊情况下可针对具体情况，从反渗透装置取出已发生污染的单支膜元件进行测试和清洗试验，以确定合适的化学药剂和清洗方案。为达到最佳的清洗效果，有时会使用多种化学清洗药剂进行组合清洗。典型地程序是先进行低pH值清洗，去除矿物质污染物，然后再进行高pH清洗，去除有机物。有些情形下，是先进行高pH清洗，去除油类或有机污染物，再进行低pH清洗。有些清洗溶液中加入了洗涤剂以帮助去除严重的生物和有机碎片垢物，同时可用其它药剂如EDTA（乙二氨四乙酸）等螯合剂来辅助去除胶体、有机物、微生物及硫酸盐垢。需要慎重考虑的是，如果选择了不适当的化学清洗方法和药剂，污染情况会更加恶化。使用化学清洗药品时需要符合以下原则：(1)选用的专用化学药剂，首先要确保其已由化学供应商认定并符合用于海德能公司膜元件的要求。药剂供应商的指导和建议不应与海德能公司此技术手册中推荐的清洗参数和限定的化学药剂种类相冲突。(2)如果正在使用指定的化学药剂，要确认其已在此海德能公司技术手册中列出，并符合海德能公司的要求。(3)影响清洗效果的因素是多方面的，应该采用组合式方法完成清洗工作，包括适宜的清洗pH、温度及接触时