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反渗透膜清洗RO膜清洗

杭州冠洁专业从事反渗透膜清洗、RO膜清洗。

    反渗透膜、RO膜元件在正常运行一段时间后,会受到给水中可能存在的悬浮物或难溶盐的污染,引起反渗透膜性能下降,需要进行反渗透膜清洗、RO膜清洗,以提高反渗透膜、RO膜元件的产量和脱盐率。
    反渗透膜、RO膜元件污染中最常见的是碳酸钙沉淀、硫酸钙沉淀、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。
    反渗透膜、RO膜元件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反渗透膜、RO膜元件。当反渗透膜RO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,建议进行反渗透膜、RO膜元件清洗。
    当反渗透膜、RO膜元件系统(或装置)出现以下症状时,需要进行反渗透膜、RO膜元件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%;反渗透膜、RO膜元件系统各段之间压差明显增加。
    反渗透膜、RO膜元件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 , 反渗透膜、RO膜元件的实际运行是否正常。
    定时监测反渗透膜、RO膜元件系统整体性能是确认膜元件是否已发生污染的基本方法。污染对反渗透膜、RO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“反渗透膜污染特征及处理方法”列出了常见的污染现象和相应处理方法。

表1反渗透膜、RO膜元件污染特征及处理方法

污染种类

    可能发生之处

    压降

  给水压力

   盐透过率

金属氧化物(Fe、Mn、Cu、Ni、Zn)

一段,最前端膜元件

迅速增加

 迅速增加

迅速增加

    胶体(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

    矿物垢(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

    二段最严重

    一般增加

   增加

   一般增加

    氧化损坏(Cl 2 、O zone 、KmnO 4 )

    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(碳粉)

    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,通常在给水适配器处

   一般降低

   一般降低

    增 加

胶圈渗漏(产水背压造成)

一段最严重

一般降低

一般降低

增 加

胶圈渗漏(清洗或冲洗时关闭产水阀造成)

最末端元件

增加(污染初期和压差升高)

增 加

    已受污染的反渗透膜、RO膜元件清洗周期根据现场实际情况而定。根据海德能公司的建议,正常的反渗透膜、RO膜清洗周期是每3-12个月一次。
    当反渗透膜、RO膜元件仅仅是发生了轻度污染时,重要的是清洗反渗透RO膜元件。重度污染会因阻碍化学药剂深入渗透至污染层,影响反渗透清洗效果。
    反渗透清洗何种污染物以及如何清洗反渗透膜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)。
反渗透膜、RO膜元件污染情况分析
反渗透膜、RO膜元件的碳酸钙垢:
    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,对于防止反渗透膜、RO膜元件膜层表面沉积的晶体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值的反渗透清洗剂清洗去除。
反渗透膜、RO膜元件的硫酸钙、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晶体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,应加以特别的注意以防止此类结垢的生成。
反渗透膜、RO膜元件的金属氧化物/氢氧化物污染:
    典型的金属氧化物和金属氢氧化物污染为铁、锌、锰、铜、铝等。这种垢的形成导因可能是装置管路、容器(罐/槽)的腐蚀产物,或是空气中氧化的金属离子、氯、臭氧、钾、高锰酸盐,或是由在预处理过滤系统中使用铁或铝助凝剂所致。
反渗透膜、RO膜元件的 聚合硅垢:
    硅凝胶层垢由溶解性硅的过饱和态及聚合物所致,且非常难以去除。需要注意的是,这种硅的污染不同于硅胶体物的污染。硅胶体物污染可能是由与金属氢氧化物缔合或是与有机物缔合而造成的。硅垢的去除很艰难,可采用传统的反渗透膜化学清洗方法。如果传统的方法不能解决这种垢的去除问题,需采用有氟化物的化学清洗药剂,但使用时须考虑此方法的操作危害和对设备的损坏,加以防护措施。
反渗透膜、RO膜元件的胶体污染:
    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,它不会由于自身重力而沉淀。胶体物通常含有以下一个或多个主要组份,如:铁、铝、硅、硫或有机物。
反渗透膜、RO膜元件的非溶性的天然有机物污染(NOM):
    非溶性天然有机物污染(NOM——Natural Organic Matter)通常是由地表水或深井水中的营养物的分解而导致的。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反渗透膜、RO膜元件的快速污染,一旦吸收作用产生,渐渐地结成凝胶或块状的污染过程就会开始。
反渗透膜、RO膜元件微生物沉积:
    有机沉积物是由细菌粘泥、真菌、霉菌等生成的,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。
反渗透膜、RO膜元件清洗液的选择和使用
    为达到最佳的反渗透清洗效果,有时会使用一些不同的化学清洗药剂进行组合清洗。
    典型的程序是先在低pH值范围的情况下进行反渗透吗清洗,去除矿物质垢污染物,然后再进行高pH值清洗,去除有机物。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螯合物来辅助去除胶体、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,反渗透膜污染情况会更加恶化。
反渗透膜、RO膜元件化学清洗药剂的选择及使用准则
    选用的专用化学药剂,首先要确保其符合用于反渗透膜、RO膜元件膜元件的要求;   
    采用组合式方法完成反渗透膜清洗工作,包括适宜的清洗pH、温度及接触时间等参数,这将会有利于增强反渗透膜清洗效果;
    在推荐的最佳温度下进行清洗,以求达到最好的反渗透膜清洗效率和延长膜元件寿命的效果;
    以最少的化学药剂接触次数进行反渗透膜清洗,对延续膜寿命有益;
    谨慎地由低至高调节pH值范围,可延长膜元件的使用寿命。pH范围为2~12(勿超出);
    典型地、最有效的反渗透膜清洗方法是从低pH至高pH溶液进行清洗。但对油污染膜元件的清洗不能从低pH值开始,因为油在低pH时会固化;
    反渗透膜、RO膜元件清洗和冲洗流向应保持相同的方向;
    当反渗透膜清洗多段反渗透装置时,最有效的反渗透膜清洗方法分段清洗,这样可控制最佳反渗透清洗流速和清洗液浓度,避免前段的污染物进入下游反渗透膜元件;
    用较高pH产品水冲洗洗涤剂可减少泡沫的产生;
    如果反渗透膜、RO膜元件系统已发生生物污染,就要考虑在反渗透膜清洗之后,加入一个杀菌剂化学清洗步骤。杀菌剂必须在反渗透清洗后立即进行,也可在运行期间定期进行(如一星期一次)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有害的风险,并能有效地控制生物活性;
    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拌;
    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,从反渗透膜、RO膜元件系统中彻底冲洗干净滞留的前一种化学清洗溶液。
反渗透膜、RO清洗液的选择
    常规反渗透清洗液配方提供的清洗溶液是将一定重量(或体积)的化学药品加入到不含游离氯的洁净水中。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。反渗透清洗液进入膜元件之前,要求彻底混和均匀,并按照目标值调pH值且按目标温度值稳定温度。常规的反渗透清洗方法基于化学清洗溶液循环清洗一小时和一种任选的化学药剂浸泡一小时的操作而设定的。
反渗透RO膜元件的清洗和冲洗程序
    反渗透膜、RO膜元件可置于压力容器中,在高流速的情况下,用循环的清洁水(RO产品水或不含游离氯的洁净水)流过膜元件的方式进行清洗。反渗透膜清洗程序完全取决于具体情况,必要时更换用于循环的清洁水。
   反渗透膜、RO膜元件常规清洗程序如下:
    在60psi(4bar)或更低压力条件下进行低压冲洗,即从清洗罐中(或相当的水源)向压力容器中泵入清洁水然后排放掉,运行几分钟。冲洗水必须是洁净的、去除硬度、不含过渡金属和余氯的RO产品水或去离子水。
    在清洗罐中配制特定的清洗溶液。配制用水必须是去除硬度、不含过渡金属和余氯的RO产品水或去离子水。温度和pH应调到所要求的值。
    启动清洗泵将反渗透膜清洗液泵入膜组件内,循环清洗约一小时或是要求的时间。在起始阶段,反渗透膜清洗液返回至RO清洗罐之前,将最初的回流液排放掉,以免系统内滞留的水对清洗溶液造成稀释。在最初的5分钟内,慢慢地将流速调节到最大设计流速的1/3。这可以减少由污物的大量沉积而造成的潜在污堵。在第二个5分钟内,增加流速至最大设计流速的2/3,然后,再增加流速至设计的最大流速值。如果需要,当pH的变化大于1,就要重新调回到原数值。
    根据需要,可交替采用循环清洗和浸泡程序。浸泡时间建议选择1至8小时。要谨慎地保持合适的温度和pH。
    反渗透膜学清洗结束之后,要用清洁水(去除硬度、不含金属离子如铁和氯的RO产品水或去离子水)进行低压冲洗,从清洗装置/部件中去除化学药剂的残留部分,排放并冲洗清洗罐,然后再用清洁水完全注满清洗罐以作冲洗之用。从清洗罐中泵入所有的冲洗水冲洗压力容器至排放。如果需要,可进行第二次反渗透清洗。
    一旦反渗透膜、RO膜元件统已用贮水罐中的清洁水完全冲洗后,就可用预处理给水进行最终的低压冲洗。给水压力应低于60psi(4bar),最终冲洗持续进行直至冲洗水干净,且不含任何泡沫和清洗剂残余物。通常这需要15~60分钟。操作人员可用干净的烧瓶取样,摇匀,监测排放口处冲洗水中洗涤剂和泡沫的残留情况。洗液的去除情况可用测试电导的方法进行,如冲洗水至排放出水的电导在给水电导的10~20%以内,可认为冲洗已接近终点;pH表也可用于测定,来比较冲洗水至排放出水与给水的pH值是否接近。
    一旦所有级段已清洗干净,且化学药剂也已冲洗掉,RO可重新开始置于运行程序中,但初始的产品水要进行排放并监测,直至RO产水可满足工艺要求(电导、pH值等)。为得到稳定的RO产水水质,这一段恢复时间有时需要从几小时到几天,尤其是在经过高pH清洗后。
清洗质量
    反渗透膜清洗后进水压力不高于初始运行压力的10%,或不高于反渗透膜清洗前的进水压力。
    反渗透膜清洗后各段运行压差不高于初始运行压差的20%。或产水流量上升5%以上并且不高于设计值。
    反渗透膜清洗后系统脱盐率不能低于清洗前系统脱盐率。