反滲透系統運行過程中的膜清洗

在滲透系統的運作過程中，由于原水在壓力下不斷積聚，膜元不可避免地會被濃縮中的有機殘留物、膠體、微生物、金屬氧化物和其他污染。這些物質沉積在膜表面上,極容易產生結垢或污堵,致使有效膜面積減少,引起反滲透裝置出力下降或脫鹽能力降低,為了恢復良好的產水通量和除鹽性能,必須對膜系統進行化學清洗。受到一般污染的膜元件,按照膜廠家產品和技術手冊中規定的清洗方案進行化學清洗,即可完成膜的再生過程。但對于已經嚴重污染的膜元件,則必須根據膜面污染物的性質,有針對性地制定清洗方案,進行反復清洗才能收到良好的清洗效果。1反滲透系統正常運行后系統出力明顯下降深圳市金達萊環保股份有限公司承建的某跨國公司電鍍工業廢水處理回用工程,采用美國陶氏化學公司(DOW)抗污染膜元件BW8040-365FR共120只,于2006年6月初投入運行。到2006年12月初,該套反滲透系統正常運行半年后,現場操作人員發現系統出力明顯下降。公司隨即派員現場診斷。診斷結果為:產水通量下降近20%,進水壓力1.2MPa,濃水壓力0.75MPa,產水電導率30μs/cm。濃水流量計呈現中度渾濁,并有綠色銅銹癍跡。經分析確定,除溫度降低因素影響外,膜元件已經受到膠狀物、有機物、無機鹽垢及金屬氧化物的嚴重污染。必須馬上進行化學清洗。2清潔工藝2.1水質分析結果一次堿洗的目的是為了去除無機膠體(淤泥)、硅、微生物膜、有機物等。堿洗的主要步驟如下:1)配制清洗液,化學清洗水箱里注滿RO產水,加入NaOH氫氧化鈉,質量分數為0.1%,pH12、溫度20℃(理想溫度應為30℃);2)低流量輸入清洗液,置換原水,原水排掉;3)清洗液在膜元件和清洗水箱之間循環60min;4)浸泡一宿(從12月7日18時到12月8日8時,約14h);5)高流量(每只壓力容器進水流量8m3/h)水泵循環60min,清洗液呈淡紫色(12月8日上午9:30在清洗水箱中取樣品a,水質分析結果見表1);6)沖洗。用預處理產水沖洗。沖洗溫度20℃。2.2清洗廢水中清洗液加入量的確定一次酸洗的目的是為了去除無機鹽垢、有機物等,主要步驟如下:1)配制清洗液,水箱里注滿RO產水,加入鹽酸(質量分數為0.2%,pH=1),溫度35℃(理想溫度應為45℃);2)低流量輸入清洗液,置換原水,原水排掉;3)清洗液在膜元件和清洗水箱之間循環20min,循環時pH如升高,則陸續加酸,保持pH=1;之后,先關閉濃水排放閥門,后關化學清洗水泵,或同時關閉。保證膜元件內充滿清洗液。4)浸泡30min;5)浸泡后,高流量(每只壓力容器進水流量8m3/h)水泵循環20min,此時清洗液呈淡淡的黃綠色(12月8日上午11:20在清洗水箱中取樣品b,水質分析結果見表2);6)沖洗。用預處理的合格產水沖洗。2.3清洗和清洗液的制備二次堿洗的目的主要是去除硫酸鹽垢(如CaSO4、BaSO4等),具體步驟如下:1)配制清洗液,水箱里注滿RO產水,加入Na-EDTA乙二胺四乙酸四鈉(質量分數為1.0%,pH=12),溫度20℃(理想溫度應為30℃);2)低流量輸入清洗液,置換原水;3)清洗液在膜元件和清洗水箱之間循環60min;4)浸泡60min;5)浸泡后,高流量(每只壓力容器進水流量8m3/h)水泵循環60min,清洗液濁度高、不透明,略帶乳黃色(12月8日下午3:50在清洗水箱中取樣品c);6)沖洗。用預處理的合格產水沖洗。2.4u3000膜的污染物清除d此步驟主要目的是去除重金屬氧化物(如鐵、鎳、銅等)。1)配制清洗液,水箱里注滿RO產水,加入NaHSO3亞硫酸氫鈉(質量分數為1.0%pH=5),溫度20℃(理想溫度應為30℃);2)低流量輸入清洗液,置換原水;3)清洗液在膜元件和清洗水箱之間循環30min,pH=5;4)浸泡60min;5)浸泡后,高流量(每只壓力容器進水流量8m3/h)水泵循環60min,清洗液無色透明(12月8日下午5:30在清洗水箱中取樣品d);6)沖洗。用預處理的合格產水沖洗。從表4可看出,膜的污染物已清除。重新投入運行后,進水壓力1.1MPa,濃水壓力0.85MPa,產水電導率14μs/cm。系統已恢復到設計水平。3清洗工藝的確定(1)對于已經嚴重污染的反滲透系統,必須診斷清楚污染物性質,制定具體的有針對性的化學清洗方案,選擇最有效清洗藥劑,保證最佳清洗條件,才能取得滿意的清洗效果。(2)工業廢水處理回用系統的反滲透裝置普遍采用抗污染膜元件,其分離層化學組成是全芳香高交聯度聚酰胺,具有高度的化學物理穩定性和耐久性,能夠承受強烈的化學清洗。清洗時pH為1~12,要敢于投藥。(3)采用動(清洗液循環)、靜(浸泡)結合,堿、酸交替的清洗工藝,省時省力,效果好。(4)在酸洗過程中,應隨時檢查清洗液pH的變化,在溶解無機鹽類沉淀消耗掉部分鹽酸時,如果pH的增加超過0.5,就應該向清洗液內補充酸。酸性清洗液的循環時間不應超過20min,如超過這一時間,清洗液可能會被清洗下來的無機鹽所飽和,而污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和清洗系統的清洗液置換掉,重新配制清洗液進行第二遍清洗。(5)大流量循環是保證清洗效果的有力措施。每只壓力容器流量應為8~10m