反滲透化學(xué)清洗
化學(xué)清洗的必要性
反滲透在正常運行情況下,.特別是反滲透的滲透膜會被水中的有機物、膠體和金屬氧化物(超濾對有機物的去除只有30%,而且只是相對于質(zhì)量分子質(zhì)量大于50000的有機物,低于50000的全部進入反滲透系統(tǒng))污染,尤其是間斷運行設(shè)備,細菌微生物會在膜表面滋生、繁殖,污堵滲透膜.所以,必須視運行情況,不定期地對反滲透組件進行合理的化學(xué)清洗.
另外,由于設(shè)計和運行控制不當會造成膜的結(jié)垢,故對膜也必須進行必要的化學(xué)清洗.
一. 清洗周期
一般規(guī)定,如果反滲透設(shè)計合理,原水水質(zhì)變化不大,運行(連續(xù)運行)正常,每三個月清洗一遍,最好半年一次,這是因為PA膜在酸洗時會收縮,當堿洗時會膨脹(這就是剛清洗完、投運后,產(chǎn)水電導(dǎo)率偏高,壓力降低的原因),頻繁清洗會造成膜性能衰減,減少使用壽命.若是在一個月內(nèi)就必須清洗一遍,這就不正常了,應(yīng)考慮加強前置水的預(yù)處理措施,或改進預(yù)處理工藝.
總的來講,清洗周期應(yīng)根據(jù)各單位所用水源水質(zhì)變化情況和實際運行狀況來決定.
二. 反滲透清洗條件
反滲透的化學(xué)清洗方法,設(shè)備廠家都提供清洗導(dǎo)則.符合下列條件的必須進行化學(xué)清洗.
(1) 標準滲透水流量下降10%-15%.
(2) 標準系統(tǒng)壓差增加10%-15%,正常壓差為0.35-0.4Mpa.
(3) 標準系統(tǒng)脫鹽率下降1%-2%,標準脫鹽率為98%.
(4) 產(chǎn)水電導(dǎo)率明顯升高.
(5) 已證實污染嚴重.
(6) 已證實膜結(jié)垢.
如果反滲透系統(tǒng)進水不進行加熱且又是地面水,原水水溫會隨季節(jié)變化而變化.下面分述水溫對系統(tǒng)壓力、產(chǎn)水水質(zhì)、產(chǎn)水量的影響.
1.水溫對系統(tǒng)壓力的影響
當水溫升高活降低時,反滲透系統(tǒng)壓力也會隨之變化(高壓泵出水口閥不動的條件下),水溫升高,系統(tǒng)壓力降低;水溫降低,系統(tǒng)壓力升高,這是由于水的流動性能隨溫度變化而變化.例如某廠采用地面水為水源,當進水溫度在3-5℃時,產(chǎn)水量保持不變,反滲透系統(tǒng)一段壓力為1.4Mpa,二段壓力為1.2Mpa,濃水壓力為1.05Mpa;在夏季,原水溫度在24-25℃時,產(chǎn)水量不變,反滲透系統(tǒng)一段壓力為0.85Mpa,二段壓力為0.7Mpa,濃水壓力為0.5Mpa.
2.溫度對產(chǎn)水水質(zhì)的影響
水溫降低或升高1℃,反滲透產(chǎn)水電導(dǎo)率會升高或降低1-2µS/cm.
3.溫度對產(chǎn)水量的影響
水溫升高或降低1-2℃,產(chǎn)水量會增加或減少2%-3%,即高壓泵出口閥不動,溫度升高,產(chǎn)水量增加;溫度降低,產(chǎn)水量減少.
所以,反滲透在運行中藥根據(jù)進水溫度隨時調(diào)節(jié)高壓泵出口閥,使設(shè)備在額定流量下運行,以收到更好的經(jīng)濟效益,并保證設(shè)備運行安全.
三. 反滲透滲透膜水中常見污染物質(zhì)
1. 碳酸鹽垢
原水中碳酸鹽類超過極限碳酸鹽硬度值(1.5-2倍)就會產(chǎn)生結(jié)晶析出,沉積在膜上,尤其在二段濃水側(cè),其濃縮倍數(shù)大大超過極限值,如果控制不好(如進水pH值、阻垢劑、水溫),膜上便會結(jié)垢,嚴重時在24h之內(nèi)膜便會全部結(jié)垢堵死(2003年1月,某廠已發(fā)生此類嚴重事故).
水中碳酸鹽類在膜上產(chǎn)生濃差極化,也會產(chǎn)生結(jié)垢.如果出現(xiàn)了濃度差極化現(xiàn)象,會引起膜表面滲透壓力增大,使水透過膜的阻力增加,透水量和脫鹽率會明顯下降,并且還會造成結(jié)垢污堵.預(yù)防方法是,提高水的流速,濃水流量不得低于25%,這樣可使水災(zāi)紊流狀態(tài)下流動,系統(tǒng)運行就不會產(chǎn)生濃差極化現(xiàn)象.
2. 錳/鐵金屬氧化物
原水中錳、鐵等金屬氧化物與空氣接觸,特別是地面水,被空氣氧化或被空氣氧化或被水中殘余氯(尤其是市政自來水)氧化后,則會在膜上或陰、陽離子交換樹脂上沉積造成污染.通常水中只要有錳元素必然有鐵元素,濃度超過0.05mg/L錳或鐵就可以造成污染,使壓差增加1-2倍,產(chǎn)水量減少20%-50%.
3. 硫酸鹽
原水中硫酸鹽含量較高時,例如硫酸鈣、硫酸鎂、硫酸鋇、硫酸鍶等,易在反滲透系統(tǒng)后段析出沉積,一旦形成沉積,很難去除.
4. 硅酸鹽
硅在原水中以晶體顆粒和膠體形態(tài)存在,并且硅的存在形式與水的pH值有關(guān).當給水pH>8時,硅酸會轉(zhuǎn)化成硅酸根離子,它可與高價陽離子,如鈣、鎂、鐵、鋁等,形成不溶的硅酸鹽,在反滲透后段析出沉積而污堵.
清除方法:①0.4%二氯化銨清洗;②0.1%氫氟酸+0.4%Hcl清洗.
5. 有機物、膠體
反滲透系統(tǒng)進水NTU>1，SDI>時,證明進水中有機物,特別是低分子有機物和膠體很高,最易引起膜污染,可使產(chǎn)水中鹽通量迅速增高,電導(dǎo)率上升2-4倍.
清洗方法:用表面活性劑+NaOH.
6. 細菌微生物
反滲透系統(tǒng)中,雖然都進行殺菌處理,但并不十分徹底,PA膜又必須將余氯除去,所以還會有少量細菌微生物在反滲透系統(tǒng)內(nèi)滋生繁衍,尤其是鐵細菌、硫酸鹽還原菌等.間斷運行設(shè)備,更會造成細菌微生物的污染。
清洗方法：最好用EDTA鈉鹽+NaOH清洗效果最好，EDTA鈉鹽主要對鐵有螯合作用，而高pH值又可以分解有機物。
五. 反滲透系統(tǒng)化學(xué)清洗
1. 常用清洗劑
1) 對于金屬氧化物（錳/鐵），使用EDTA鈉鹽或磷酸，pH值為2.0。
2) 對于鈣、鎂水垢，使用檸檬酸，pH值為2.5；或使用0.4%HCl，pH值為1~2；還可以使用0.1%EDTA鈉鹽+0.4%HCl。
3) 有機物、膠體，使用表面活性劑+NaOH，pH值為12；或使用EDTA鈉鹽+Na3PO4。
4) 細菌、微生物，先用過氧乙酸清洗后，再用EDTA鈉鹽+NaOH，pH值為12。
5) 油脂，使用0.1%十二烷基磺酸鈉+H2SO4，pH值為7。
6) 硅垢，使用0.4%二氯胺，或使用0.4%HCl+0.1%HF。
7) 有機物、膠體、細菌、微生物、油脂、硅垢綜合清洗，使用2%Na2PO4+（0.25%~0.5%）十二烷基磺酸鈉，pH值為10.0。
8) 垢和有機物，使用0.8%EDTA鈉鹽+2%三聚磷酸鈉。
2. 清洗步驟
1) 清洗方案確定。
2) 預(yù)備好藥品和器具，以及勞保用品等。
3) 配藥。按確定的清洗方案檢查清洗系統(tǒng)是否完善，藥品是否備齊。勞保措施是否完善。
a) 先向藥箱注1/2滿水，啟動清洗泵，開泵入口門、再循環(huán)門，清洗循環(huán)，并檢查系統(tǒng)有無泄漏。確認無泄漏，停泵，放水。
b) 關(guān)閉放水閥，向藥箱注水至70%滿，加1%HCl所需的量，再補足至所需液位，啟動泵，開再循環(huán)門，混合并測pH值在2左右，循環(huán)持續(xù)1min。
4) 檢查反滲透及清洗系統(tǒng)狀態(tài)。高壓泵出口門關(guān)閉，產(chǎn)水手動閥關(guān)閉，底部回酸閥門（有的沒裝）打開，反滲透系統(tǒng)進酸閥開，濃水閥關(guān)閉，濃水測回酸盲賭拆下?lián)Q上連通管段，反滲透系統(tǒng)就地旋鈕盤全部扳向手動位置，排放閥關(guān)閉。
5) 反滲透系統(tǒng)清洗。必須先酸洗，沖洗后再堿洗。
6) 每次清洗步驟和時間。
第一次循環(huán)30min后浸泡30min~2h。
第二次循環(huán)30min后用清洗系統(tǒng)小流量清洗，排凈酸洗系統(tǒng)及反滲透系統(tǒng)裝置內(nèi)的廢液。藥箱重新上滿除鹽水，開清洗泵進行循環(huán)沖洗(藥箱補水閥繼續(xù)補水，循環(huán)后再排掉清洗廢液，然后重新進除鹽水，沖洗三遍。
大流量沖洗：關(guān)閉反滲透系統(tǒng)進酸和底部產(chǎn)水回酸閥；拆除反滲透系統(tǒng)回酸短管，加上盲賭；開高壓泵出口手動閥，反滲透系統(tǒng)全部取樣閥；啟動原水泵大流量低壓沖洗至排水中性，停止備用。
7) 恢復(fù)各閥門，就地控制盤旋鈕恢復(fù)備用狀態(tài)。
8) 主要事項。
a) 使用兩種酸洗藥品分別清洗時，必須在使用完第一種藥品后進行充分沖洗至中性，方可換藥清洗，以防造成對膜的有害損傷。
b) 清洗時禁止使用陽離子表面活性劑，可用陰離子表面活性劑，否則會對膜造成無法恢復(fù)的污染。
c) 決定用NaOH清洗時，必須先酸洗后再用NaOH進行清洗，避免在膜表面結(jié)垢。
d) 清洗時必須先用小流量，后用大流量進行清洗，避免產(chǎn)生水沖擊（因壓力容器內(nèi)有空氣）將膜組件頂壞。
e) 清洗時必須嚴格控制pH值，酸洗是pH值不小于2，堿洗時pH值不大于12。
