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反渗透膜污染分析及清洗保养方法

    反渗透膜是一种模拟生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜,是反渗透技术的核心构件。反渗透技术原理是在高于溶液渗透压的作用下,依据其他物质不能透过半透膜 而将这些物质和水分离开来。反渗透膜的膜孔径非常小,因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等。

一、反渗透膜污染种类介绍

    1、颗粒状污染:泥沙、前处理滤料细末等;

    2、生物性污染:细菌、病毒、藻类等;

    3、有机物污染:铁、铝氧化物等;

    4、无机物污染:碳酸盐类垢、硫酸盐类垢、氟、硅垢等。

    一种情况是洗后效果不明显,一种是洗后当时效果还可以,但运行不久即恢复到原来的水平上,究其原因:是因为药剂仅是将垢体松解,而未能溶解,因而用不了多长时间,又污堵了。例如:我们常见到反渗透装置一、二段压差明显升高,用一般方法清洗,几乎很难将压差降下来。其原因一般就是复合垢的缘故,可能是生物的尸体产生的胶体或蛋白质将小颗粒特吸附,粘结于表面也可能是前处理、预处理的絮凝剂阻垢剂添加过量而积存于隔网孔隙内,日久成垢,影响产水量和脱盐率。再者,也可能是系统设计中,浓差比选择偏小而使泥沙淤积在道道中而形成污染,还有其他一些异常情况也会造成一、二段压差的明显升高。

    反渗透膜的压差升高,产水量减少,脱盐率下降,一般多为无机盐垢所致。根据水质,有单纯某一种如碳酸盐垢。而许多情况下,不仅只是一种,而是多种如碳酸盐、硫酸盐、硫酸盐垢有硫酸钙、硫酸银、硫酸钡还有硅垢,如冬天气温低或深井水温低,还可能复合硅垢。此外有些地区氟化物污垢也是有实例可证的。

    综上所述,由于污染情况不同,用一种或简单的几种方法和药剂是不能很好的解决污染问题的。清洗膜元件需要讲究对症下药,如果采用了错误的清洗药剂和清洗方法,将导致难以挽救的损失。例如对于清洗碳酸盐类垢与硫酸盐类垢就截然不同,如果用反了,清洗过的膜就再也恢复不了原有性能指标,因此选择正确的清洗药剂和方法的前提是正确分析了解污垢的性质、种类和程度,这项工作非专业的清洗队伍是很难胜任的。

二、反渗透膜的清洗和维护

    1、在以下情况下需要清洗膜

(1)标准化后盐的透过率增加10%-15%;

(2)标准化后透过液流量降低10%-15%;

(3)进水和浓水的压差较基准状况上升了15%,各段压力差增加了15%;

(4)作为日常维护,一般在正常运行3-6个月后。

(5)在正常给水压力下,产水量较正常值下降10~15%;

(6)产水水质降低10~15%,透盐率增加10~15%;

(7)给水压力增加10~15%;

(8)系统各段之间压差明显增加。

    2、膜污染特征

    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,建议检查是否有污染发生,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。

    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。

    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。

    当膜元件仅仅是发生了轻度污染时,重要的是清洗膜元件。重度污染会因阻碍化学药剂深入渗透至污染层,影响清洗效果。

    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(应先低PH后高PH值清洗)。

三、反渗透膜清洗具体方法

    反渗透膜的性能下降主要原因是由于膜表面受到了污染,如表面结垢、膜面堵塞;或是由膜本身的物理化学变化而引起的。物理变化主要是由于压实效应引起膜的透水率下降;化学变化主要是由于pH的波动而引起的,如使醋酸纤维素膜水解、游离氯也会使芳香聚酰胺膜性能恶化。

    反渗透膜污染堵塞的主要原因是由于膜面沉积和微生物的滋长而引起的。其中微生物不仅堵塞膜,并对醋酸纤维素有侵蚀损害作用。因此,在膜内必须保持一定的余氯量,但是余氯太高,又会引起膜性能下降,故在醋酸纤维素膜前保持余氯0.1~0.5 mg/L,而在芳香聚酰胺膜前余氯要<0.1 mg/L。

    反渗透膜的清洗处理是一个细致而又烦杂的工作,目前国产膜的质量还不够高,多次清洗膜易损坏。为了减轻清洗工作,要搞好预处理,把好水质关。

    处理的方法是:定期用0.1%甲醛溶液或用质量浓度为100 mg/L的新洁尔灭消毒液循环清洗处理至少1h。已经污染的膜要用2%柠檬酸铵溶液(pH为4~8)进行清洗,或用亚硫酸氢钠、六偏磷酸钠、稀盐酸等来防止锰、铁及碳酸盐的结垢。有时也用酶洗涤剂对有机物进行清洗。清洗压力控制在0.34~0.98 MPa,清洗流速为原来水处理流速的2~3倍。

四、反渗透膜保养方法

    反渗透膜保养应该注意哪些?在反渗透膜系统运行过程中,污染和清洗始终是一个动态的平衡过程,每次清洗都保持最大限度的洁净度,才能让膜更高效运行。

    运行一段时间以后,膜上吸附沉积了大量污染物需要被及时清除干净,以待下一次高效率的运行。如果每次清洗不到位就接着进行过滤,污染将会进一步的累积,累积到膜表面流道被堵死,清洗剂无法渗透进去的现象。同时由于长期带压力运行,污染物会发生密实现象,这都将导致膜的清洗恢复极其困难,最终导致膜的报废。

    冰冻三尺非一日之寒,如果以前的膜没有进行有效率清洗,已经污染到极低通量,那一定是日积月累的结果,不要指望用一次某种高效的膜清洗剂就能把全部的污染物一次清除干净,好比生了一场大病,指望吃一次药就能立刻恢复健康,那是完全是不实际的。反渗透膜要经常定期清洗这样才能保证我们饮水的健康、安全。

    一般出现产水量下降较多,产水水质、脱盐效果变差,系统各段之间压差变大等情况时,说明反渗透膜污染比较严重,需要清理了。一般使用的化学清洗液有柠檬酸、盐酸、亚硫酸氢钠等,针对不同的污染使用不同的溶液。工具就很简单,水箱、水泵、过滤器、最好再带压力表流量计。如果反渗透长时间不使用(3天往上),需用亚硫酸氢钠溶液注入反渗透膜组件,抑制微生物生长。

    反渗透膜系统停运一周以上(环境温度在5℃以上):停运前,先对系统进行低压(0.2-0.4MPa),大流量(约等于系统的产水量)冲洗,时间为14~16分 钟;按照反渗透系统操作说明书中有关系统化学清洗的方法进行化学清洗;化学清洗完毕后,冲洗干净反渗透膜;配制0.5%的福尔马林溶液,低压输入系统内, 循环10分钟;关闭所有系统的阀门,进行封存;如系统停运10天以上,则每10天须更换一次福尔马林溶液。

    反渗透膜系统短期内停运(1-3天):停运前,先对系统进行低压(0.2-0.4MPa),大流量(约等于系统的产水量)冲洗,时间为14~16分钟;保持平常的自然水流,让水流入浓水道。

    环境温度在5℃以下:停运前,先对系统进行低压(0.2-0.4MPa),大流量(约等于系统的产水量)冲洗,时间为14~16分钟;在有条件的地方,可 将环境温度升高到5℃以上,然后按照1的方法,进行反渗透膜系统保养。

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