1 膜污染簡(jiǎn)介

反滲透系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，進(jìn)水中含有的懸浮物質(zhì)，溶解物質(zhì)以及微生物繁殖等原因都會(huì)造成膜元件污染。反滲透系統(tǒng)的預(yù)處理應(yīng)盡可能的除去這些污染物質(zhì)，盡量降低膜元件污染的可能性。污染物的種類、發(fā)生原因及處理方法請(qǐng)參見表1。通常，造成膜污染的原因主要有以下幾種：

1)新裝置管道中含有油類物質(zhì)和焊接管道時(shí)的殘留物，以及灰塵且在裝膜前未清洗干凈；

2)預(yù)處理裝置設(shè)計(jì)不合理；

3) 添加化學(xué)藥品的量發(fā)生錯(cuò)誤或設(shè)備發(fā)生故障；

4)人為操作失誤；

5)停止運(yùn)行時(shí)未作低壓沖洗或沖洗條件控制得不正確；

6)給水水源或水質(zhì)發(fā)生變化。

表1 反滲透膜污染的種類、原因及處理方法

污染物的累積情況可以通過日常數(shù)據(jù)記錄中的操作壓力、壓差上升、脫鹽率變化等參數(shù)得知。膜元件受到污染時(shí)，往往通過清洗來恢復(fù)膜元件的性能。清洗的方式一般有兩種，物理清洗（沖洗）和化學(xué)清洗（藥品清洗）。物理清洗（沖洗）是不改變污染物的性質(zhì)，用力量使污染物排除膜元件，恢復(fù)膜元件的性能。化學(xué)清洗是使用相應(yīng)的化學(xué)藥劑，改變污染物的組成或?qū)傩?，恢?fù)膜元件的性能。吸附性低的粒子狀污染物，可以通過沖洗（物理清洗）的方式達(dá)到一定的效果，像生物污染這種對(duì)膜的吸附性強(qiáng)的污染物使用沖洗的方法很難達(dá)到預(yù)期效果。用沖洗的方法很難除去的污染應(yīng)采用化學(xué)清洗。為了提高化學(xué)清洗的效果，清洗前，有必要通過對(duì)污染狀況進(jìn)行分析，確定污染的種類。在了解了污染物種類時(shí)，選擇合適的清洗藥劑就可以適當(dāng)?shù)幕謴?fù)膜元件的性能。

 

2 物理清洗（沖洗）

2.1 沖洗的作用

 沖洗是采用低壓大流量的進(jìn)水沖洗膜元件，沖洗掉附著在膜表面的污染物或堆積物。

 

圖1 沖洗時(shí)膜面的狀態(tài)示意圖

2.2 沖洗的要點(diǎn)

2.2.1 沖洗的流速

裝置運(yùn)行時(shí)，顆粒污染物逐漸堆積在膜的表面。如果沖洗時(shí)的流速和制水時(shí)的流速相等或略低，則很難把污染物從膜元件中沖出來。因此，沖洗時(shí)要使用比正常運(yùn)行時(shí)更高的流速。通常，單支壓力容器內(nèi)的沖洗流速為：

1)8英寸膜元件：7.2 – 12 m3/h；

2)4英寸膜元件：1.8 – 2.5 m3/h。

2.2.2 沖洗的壓力

正常高壓運(yùn)行時(shí)，污染物被壓向膜表面造成污染。所以在沖洗時(shí)，如果采用同樣的高壓，污染物仍會(huì)被壓在膜表面上，清洗的效果不會(huì)理想。因此在沖洗時(shí)，應(yīng)盡可能的通過低壓、高流速的方式，增加水平方向的剪切力，把污染物沖出膜元件。壓力通?？刂圃?.3 MPa以下。如果在0.3 MPa以下，很難達(dá)到一定的流量時(shí)，應(yīng)盡可能控制進(jìn)水壓力，以不出產(chǎn)水或少出產(chǎn)水為標(biāo)準(zhǔn)。一般進(jìn)水壓力不能大于0.4 MPa。

 2.2.3 沖洗的頻率

條件允許的情況下，建議經(jīng)常對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行沖洗。增加沖洗的次數(shù)比進(jìn)行一次化學(xué)清洗更有效果。一般沖洗的頻率推薦以一天一次為好。根據(jù)具體的情況，用戶可以自行控制沖洗的頻率。

表2 沖洗的條件[1]

2.3 沖洗的步驟

① 停止反滲透系統(tǒng)的運(yùn)行。緩慢地降低操作壓力并停止裝置。如果快速停止裝置，壓力會(huì)急速下降，這可能會(huì)對(duì)管道、壓力容器以及膜元件造成損壞。

② 調(diào)節(jié)閥門：

- 全開濃水閥門；

- 關(guān)閉進(jìn)水閥門；

- 全開產(chǎn)水閥門（如果運(yùn)行時(shí)產(chǎn)水閥門沒有全開的情況）。

如果錯(cuò)誤地關(guān)閉產(chǎn)水閥門，壓力容器中的后半部的膜元件可能發(fā)生產(chǎn)水背壓，造成膜元件破損。

③ 沖洗作業(yè)：

- 啟動(dòng)低壓沖洗泵；

- 在緩慢打開進(jìn)水泵的同時(shí)，查看濃縮水流量計(jì)的流量；

- 調(diào)節(jié)進(jìn)水閥門，調(diào)節(jié)流量和壓力達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值；

- 10 – 15分鐘后慢慢地關(guān)閉進(jìn)水閥門，停止進(jìn)水泵。

④ 恢復(fù)正常運(yùn)行。按日常啟動(dòng)程序啟動(dòng)系統(tǒng)。

2.4 注意事項(xiàng)

① 進(jìn)水水泵需要滿足正常運(yùn)行時(shí)的進(jìn)水流量（進(jìn)水流量 = 產(chǎn)水流量 + 濃縮水流量），同時(shí)必須考慮滿足沖洗流量的要求。

② 濃縮水管路和閥門的選擇也要考慮沖洗時(shí)的大流量。制水時(shí)，因?yàn)榛厥章矢?，濃縮水流量相對(duì)很小。沖洗作業(yè)時(shí)，要求低壓高流量，幾乎所有的進(jìn)水都從濃水管路排除，所以設(shè)計(jì)濃水管路和閥門時(shí)不僅要考慮制水時(shí)的流量也要考慮符合沖洗時(shí)的流量需要。如果僅僅考慮制水時(shí)的流量來設(shè)計(jì)管路和閥門，則在沖洗時(shí)濃水管路以及濃水閥門處的壓降升高，有可能達(dá)不到要求的流量或超過沖洗要求壓力。當(dāng)然，也可以考慮另外設(shè)置沖洗專用管路。

③ 選定流量計(jì)時(shí)要考慮到可以讀取沖洗時(shí)的最大流量。

④ 對(duì)于多段反滲透系統(tǒng)，如圖2所示，為了能夠更有效的沖洗膜元件，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有必要按可以分段沖洗進(jìn)行設(shè)計(jì)。

- 如果進(jìn)行全段沖洗，前段的沖洗水和污染物會(huì)一起流入后一段中，容易造成后段的堵塞。

- 段數(shù)的增加同時(shí)也意味著沖洗水流經(jīng)的膜元件數(shù)量增加。為了能夠達(dá)到流量要求，需要加大進(jìn)水壓力。由可能會(huì)超過沖洗壓力的允許值，導(dǎo)致膜表面的壓力升高，降低沖洗的效果。

- 進(jìn)行第一段沖洗時(shí)，全開第一段沖洗濃水排水管路的閥門，關(guān)閉第一段濃水和第二段進(jìn)水間閥門、第二段和第三段的進(jìn)水沖洗閥門。-  進(jìn)行第二段沖洗時(shí)，全開第二段沖洗濃水排水管路的閥門，關(guān)閉第一段，第三段的進(jìn)水沖洗閥門，關(guān)閉第一段濃水和第二段進(jìn)水間閥門，關(guān)閉第二段濃水和第三段進(jìn)水間閥門。

- 進(jìn)行第三段沖洗時(shí)，全開第三段沖洗濃水排水管路的閥門，關(guān)閉第一段，第三段的進(jìn)水沖洗閥門，關(guān)閉第二段濃水和第三段進(jìn)水間閥門。

 

 

 

3 化學(xué)清洗

3.1 化學(xué)清洗的標(biāo)準(zhǔn)

發(fā)生以下情況時(shí)，物理沖洗已經(jīng)不能使反滲透膜的性能恢復(fù)，這時(shí)就需要進(jìn)行化學(xué)清洗。

① 標(biāo)準(zhǔn)化條件下的產(chǎn)水量下降10 – 15 %；

② 進(jìn)水和濃水之間的系統(tǒng)壓差升高到初始值的1.5倍；

③ 產(chǎn)水水質(zhì)下降10-15%。

3.2 化學(xué)清洗的頻率

當(dāng)膜元件發(fā)生了輕度污染時(shí)，就應(yīng)及時(shí)清洗膜元件。重度污染會(huì)因化學(xué)藥劑不易深入滲透至污染層，且污染物也不易被沖出膜外等因素而影響清洗效果。如果膜元件的性能降低至正常值的30-50%，很難清洗恢復(fù)到膜系統(tǒng)初始性能。

膜的清洗周期根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際污染情況而定。正常的清洗周期是每3-12個(gè)月一次。如果在1個(gè)月內(nèi)清洗一次以上，需要改善預(yù)處理例如追加投資或重新設(shè)計(jì)膜系統(tǒng)；如果清洗周期在1-3個(gè)月一次，應(yīng)側(cè)重于調(diào)整和優(yōu)化現(xiàn)有系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)。即使系統(tǒng)長(zhǎng)期沒有發(fā)生污染，為了能夠更好的保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，一般可考慮每6個(gè)月進(jìn)行1次化學(xué)清洗。

    當(dāng)預(yù)處理工藝中采用了無機(jī)絮凝劑，經(jīng)常會(huì)有反應(yīng)不完全的無機(jī)鹽沒有形成可過濾掉的絮凝體。用戶應(yīng)確保沒有過量的絮凝劑進(jìn)入到膜系統(tǒng)中。過量的絮凝劑能通過SDI測(cè)試裝置測(cè)定出來，例如SDI膜片上的鐵為3μg/片，任何時(shí)候不應(yīng)超過5μg/片。

除了采用濁度和SDI測(cè)定之外，顆粒計(jì)數(shù)器也可以精確衡量RO/NF進(jìn)水是否合格。粒徑大于2μm的顆粒物應(yīng)<100個(gè)/ml。