RO膜常规清洗方法
发布时间:2018-11-20

当反渗透系统没有遭受到严重污染,只是定期进行清洗处理的情况下,采用常规清洗方法即吋,这也是在RO膜污染后试洗的方法之一,一般最先使用。清洗的方式一般有两种,物理清洗和化学清洗。

物理清洗是使用机械性的冲刷去除膜元件中的污染物,恢复膜元件的性能,有时采用湍流、振动、气水混合,直至超声波等各种物理方法把吸附污染物冲洗掉。

化学淸洗是使用相应的化学药剂与污染物发生反应,使其溶丁-水中,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,如机械杂质颗粒、砂粒、活性炭、铁屑等可以通过冲洗的方式达到一定的效果,污染严重或者对胶的吸附性较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吋,应伃止装莨并采用化学淸洗。为丫提高化学淸洗的效果,选择合适的清洗药品是清洗成功的关键问题。

被污染的膜元件

 

如图5-15所示依次为:被污染的反渗透膜元件整体、被污染的反渗透膜元件端头、被污染的反渗透膜元件膜壳内部、被污染的反渗透膜元件膜片内部。

化学清洗与物理清洗是可以相互配合的两种清洗手段。几乎在所有清洗中都是一起进行的,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成倍地增加清洗的效果;同样在面对严重污染时,采用化学清洗时也对以使用一些物理性的强化手段来增强化学清洗的
效果。

(一)物理清洗

1.物理清洗的原理

物理清洗是通过适当压力、离流速的进水冲刷膜元件,将短时间内在膜表面附者的污染物和堆积物清洗掉的方式。清洗时的要点是高流速、适当压力和加大清洗频率。清洗时膜面的状态示意图案如图5-16所示。

清洗时膜面的状态示意图

 

2.物理清洗的流速

装置运行时,附着性高的粒子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清洗出来。因此,清洗时应使用比正常运行时更高的流速,单支膜管最高流速不超过15m3/h最好。清洗泵的流量是固定的,膜元件越脏压力越大,流量越小,而在线清洗时以流量为主,压力为辅,清洗初期,由于污堵造成的阻力大,清洗压力大,清洗流量小,随清洗过程的进行,污染物逐渐疏松并清理出膜体,膜通道逐渐通畅,阻力减小,使压力变小,流量增大。运行时,在污染的情况下,压力越大、压差越大,在不同的进口压力下,压差是不固定的。而实际清洗过程中,随清洗时间的变化,压差会迅速降低。

3.物理清洗的压力

正常高压运转时,压力直接垂直作用于膜面,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。清洗时尽可能地通过低压,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3.0kg以下,如果在3.0kg以下,很难达到流量要求时,则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4.0kg,选择清洗泵一般不超过5kg压力,且刚开始清洗时,采用憋阀门的措施控制压力,以防止爆膜。

4.低压冲洗的频率

在条件允许的情况下,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,用户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5-5中。
 

低压冲洗的条件


5.低压冲洗的步骤

(1)停止装罝

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)。如果错误地关闭产水阀门,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10~15min后慢慢地关闭进水阀门,停止进水泵,至清洗完成,恢复其他控制部件归位。

(二)常规在线化学清洗法

低压冲洗并不能保证污染物清洗完全,在运行过程中污染物是不断积累的,必须清除。而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,从反渗透装置中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。典型的程序是先进行低pH清洗,去除矿质垢污染物,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,可用其他药剂如EDTA整合剂来辅助去除胶体、有机物、微生物及硫酸盐垢。需要慎思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,甚至会造成不可逆的破坏。

1.化学清洗的要求

①选用专用的化学药剂,首先要确保其已由药剂供应商认定并符合膜元件的要求。

②如果正在使用指定的化学药剂,要确认其已在RO膜供应商的技术手册中列出,并符合技术耍求。

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、温度及接触时间等参数,这将会有利于增强清洗效果。

④在推荐的最佳湿度下进行清洗,同时应尽可能减少化学药剂与膜元件的接触次数,尽量缩短清洗时间,以求达到最好的清洗效率和延长膜元件寿命的效果。

⑤应该谨慎地控制清洗液的pH范围,可延长膜元件的使用寿命。保守的pH范围是4~10,允许使用的最大范围为2~12。

⑥典型的、最有效的清洗方法是从高pH至低pH溶液进行清洗,由于高pH会增加膜孔扩张,使电导率升高,再以低pH药剂使膜孔紧缩,运行72h以上时间后可以恢复,为保证系统脱盐率,建议先高pH后低pH进行清洗;如果为扩大产水量,可采用先低pH后高pH进行清洗:另外当清洗油污染脱的元件时不能从低pH开始,因为油在低pH时会固化。

⑦如果系统已发生生物污染,就要考虑在清洗时加入一个杀菌化学清洗步骤。杀菌操作可在清洗后立即进行,也可在清洗前或运行期间定期进行(如一里期一次),连续加入一定的剂量,必须确认所使用的杀菌剂与膜元件相容,不会带来任何对人的健康存害的风险,并能有效地控制生物活性,且成本低。极端pH交替清洗时,基本上已达到杀菌的效果,所以可以省去杀菌剥离这一过程。

⑧为安全起见,要确保在清洗时所有的软管和管路吋承受清洗温度、压力和pH条件下的操作。

⑨为保证安全,溶解化学药品时,切记要慢慢地将化学药剂加入充足的水中并同时进行搅拃。

⑩从安全方面考虑,不能将酸与苛性(腐蚀性)物质混合。在要使用下一种溶液之前,应从RO系统中彻底冲洗干净滞留的前一种化学清洗溶液。

⑪所有清洗药剂必须完全溶解于水中,不能有浑浊沉淀现象。

⑩当清洗过程中发现清洗液脏到一定程度时,为避免使清洗下来的污染物重新吸附于反渗透膜中,建议更换新的药剂继续清洗。

2.清洗用药品

膜元件用的常规清洗药品

 

表5-6列举了膜元件用的常规清洗药品,这些酸性或碱性的清洗剂是标准的清洗药品,酸性清洗剂用于清除包括铁污染在内的无机污染物,而碱性清洗剂用于清洗包括微生物在内的有机污染物,由于使用硫酸会引起硫酸钙沉淀的危险,不应选作清洗剂。最好采用膜系统的产水配制清洗液,当然在很多情况下也对以使用预处理合格的出水来配制清洗液,原水可能缓冲容量很大,需要消耗更多的酸或碱才能达到规定的pH,酸性清洗的pH≈2,碱性清洗的pH≈12。

RO膜元件在任何情况下均不得与游离氯接触,游离氯氧化膜元件将会造成永久性的损伤。因此,在进行管路和设备灭菌操作、使用清洗剂与贮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。如不确定则应进行相应的检测,如存在游离氯残留物,可使用亚硫酸氢钠将其还原,并满足反应时间以保证氧化还原反应充分进行。游离氯为1.0x10-6时需添加亚硫酸氢钠1.8~3.0X10-6。

反渗透膜元件在质量担保期内,建议毎次膜元件的清洗应首先与供应商取得联系,协商后再进行。

在清洗溶液中,应避免使用阳离子表面活性剂及两性表面活性剂。使用这些药品与膜元件接触后,可能导致脱元件产水量及产水品质不可逆转的下降。

3.pH值的影响

采用同一种清洗液去除同一种污垢,清洗强度不同,所要求的清洗pH值也不同,产生的效果也不同,表5-7列出了在清洗不同的污染物时所推荐的化学溶液的pH值。重要提示:要从化学品供应商处力求得到化学药剂的性能参数、操作指南和安全注意事项,并且在处理和保存所有化学品时严格按照说明书要求执行。

不同污垢化学清洗的最佳pH值

 

4.常规药剂的配制

表5-8提供的清洗溶液是将一定重量(或体积)的化学药品加入0.379m3的洁净水中(RO产品水或不含游离氯的水)。溶液是按所用化学药品和水量的比例配制的。溶剂是RO产品水或去离子水,无游离氯和硬度。清洗液进入膜元件之前,要求彻底混合均匀,并按照目标值调节pH和温度。常规的清洗方法基于用化学清洗溶液循环清洗1h和1种任选的化学药剂浸1h的操作而设定的。

清洗液配方

 

在较高温度下清洗能力和清洗药剂的溶解性会有明显改善,溢度越高,清洗效果越好,温度越低,效果越差;但每种反渗透膜元件对温度都有一定的极限适应值,因此必须参考不同膜手册的规定进行加热。在清洗过程中,污染物会消耗清洗药品,pH值会因此发生变化,同时药品的清洗效力也会降低。化学清洗时需要随时监测pH的变化,及时调节pH值。当系统污染严重时,洗到一定程度需要补加一定量的清洗剂,一般测定pH值偏离设定值0.5以上时,需要再进行化学药品添加。