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全面解析反滲透膜污染分析及解決辦法

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一、反滲透膜污染

1、反滲透膜膜性能的損壞,而造成膜污染

(1)聚酯材料增強無紡布,約120μm厚;(2)聚砜材料多孔中間支撐層,約40μm厚;(3)聚酰胺材料超薄分離層,約0.2μm厚。

根據(jù)其性能結(jié)構(gòu),如滲透膜膜性能損壞有可能有以下幾點原因:

(1)新反滲透膜的保養(yǎng)不規(guī)范;(2)保養(yǎng)符合要求下,貯存時間超出1年;(3)停運狀態(tài)下,反滲透膜保養(yǎng)不規(guī)范;(4)環(huán)境溫度在5℃以下;(5)系統(tǒng)在高壓狀態(tài)下運行;(6)關(guān)機時的操作不當。

 

2、水質(zhì)變化頻繁而造成膜污染

原水水質(zhì)同設(shè)計時的水質(zhì)有變化,使預(yù)處理負荷加大,由于進水中含無機物、有機物、微生物、粒狀物和膠體等雜質(zhì)增多,因此膜污染機率增大。

 

3、清洗不及時與清洗方法不正確而造成膜污染

在使用過程中,膜除了性能的正常衰減外,清洗不及時與清洗方法不正確也是導(dǎo)致膜污染嚴重的一個重要因素。

 

4、沒有正確投加藥劑

復(fù)合聚酰胺膜在使用中,因為聚酰胺膜耐余氯性差,在使用中沒有正確投加氯等消毒劑,加上用戶對微生物的預(yù)防重視不夠,容易導(dǎo)致微生物的污染。

 

5、膜表面磨損
膜元件被異物堵塞或膜表面受到磨損(如沙粒等),此種情況要用探測法探測系統(tǒng)內(nèi)元件,找到已經(jīng)損壞元件,改造預(yù)處理,更換膜元件

二、反滲透膜污染的現(xiàn)象
在反滲透操作過程中,由于膜的選擇透過性,使得某些溶質(zhì)在膜面附近發(fā)生積聚,從而發(fā)生膜污堵現(xiàn)象。
常見的污堵征兆有以下幾種:一種是生物污堵(癥狀逐漸出現(xiàn))有機沉積物主要是活的或死的微生物、碳氫化合物衍生物、天然有機聚合體以及所有含碳物質(zhì)。最初表現(xiàn)為脫鹽率上升、壓降升高和產(chǎn)水降低。再有就是膠體污堵(癥狀逐漸出現(xiàn))膜分離過程中,金屬離子的濃縮及溶液PH值的變化,都有可能是金屬氫氧化物(主要以Fe(OH)3為代表)沉積,造成污堵。最初表現(xiàn)為脫鹽率的輕微降低,并逐步增大,最后壓降升高和產(chǎn)水降低。還有是顆粒物污堵反滲透系統(tǒng)在運行過程中,如果保安過濾器出現(xiàn)問題,會導(dǎo)致顆粒物進入系統(tǒng),造成膜的顆粒物污堵。

 

最初表現(xiàn)為濃水流速增加,脫鹽率在初期變化不大,產(chǎn)水量逐漸降低,系統(tǒng)壓降升高很快。最后常見的還有化學(xué)結(jié)垢(癥狀很快出現(xiàn))當給水含有較高的Ca2+、Mg2+、HCO3-、CO32-、SO42-等離子時,會產(chǎn)生CaCO3、CaSO4、MgCO3等垢沉積在膜表面上。其表現(xiàn)為脫鹽率下降,特別在最后一段十分明顯,以及產(chǎn)水量下降。

 

膜污染是導(dǎo)致膜滲透流量下降的主要原因。包括膜的孔道和大分子溶質(zhì)堵塞引起膜過濾阻力增加;溶質(zhì)在孔內(nèi)壁吸附;膜面形成凝膠層增加傳質(zhì)阻力。組分在膜孔中沉積,將造成膜孔減小甚至堵塞,實際上減小了膜的有效面積。組分在膜表面沉積形成的污染層所產(chǎn)生的額外阻力可能遠大于膜本身的阻力,而使?jié)B透流量與膜本身的滲透性無關(guān)。這種影響是不可逆的,污染程度同膜材料、保留液中溶劑以及大分子溶質(zhì)的濃度、性質(zhì)、溶液的pH值、離子強度、電荷組成、溫度和操作壓力等有關(guān),污染嚴重時能使膜通量下降80%以上。

 

在系統(tǒng)運行中,膜的污染是一個十分棘手的問題,它的出現(xiàn)造成了反滲透裝置去除率和透水量、膜通量的大幅度下降,同時增加了各段的操作壓力,促使運行和操作成本升高,嚴重影響著膜的使用壽命及反滲透技術(shù)的開發(fā)與利用。

 

三、解決辦法
1、完善預(yù)處理
對于每一套膜裝置,人們都希望它最大限度的發(fā)揮作用,希望有最高的脫鹽率,最大的透水量和盡可能長的壽命,要達到上述三點,供水水質(zhì)是至關(guān)重要的,因此進入 膜裝置的原水必須有良好的預(yù)處理。合理的預(yù)處理對反滲透裝置長期安全運行是十分重要的。有了滿足反滲透進水水質(zhì)要求的預(yù)處理,就可以確保產(chǎn)水流量維持穩(wěn) 定;脫鹽率維持在某一值上的時間長;產(chǎn)品水回收率可以不變;運行費用達到最低;膜使用壽命較長等。具體來說,反滲透預(yù)處理是為了做到:(1)防止膜表面上污染,即防止懸浮雜質(zhì)、微生物、膠體物質(zhì)等附著在膜表面上或污堵膜元件水流通道。(2)防止膜表面上結(jié)垢。反滲透裝置運行中,由于水的濃縮,有一些難溶鹽 沉積在膜表面上,因此要防止這些難溶鹽的生成。(3)確保膜免受機械和化學(xué)損傷,以使膜有良好的性能和足夠長的使用時間。

 

2、對膜進行清洗
盡 管料液經(jīng)過各種預(yù)處理措施,長期使用后膜表面還可能產(chǎn)生沉積和結(jié)垢,使膜孔堵塞,產(chǎn)水量下降,因此對污染膜進行定期的清洗是必要的。但反滲透膜系統(tǒng)不能等 到污染很嚴重后才來清洗,這樣將會增加清洗難度,也使清洗步驟增多和清洗時間延長。要正確地把握清洗時機,及時清除污垢。

 

清洗原則:
了解當?shù)厮|(zhì)特征,對污染物進行化學(xué)分析,通過結(jié)果分析,來選擇最佳的清洗劑和清洗方法,為特定的給水條件下找出最佳方法提供依據(jù);

 

清洗條件:
a. 產(chǎn)品水量比正常時下降5%-10%。
b.為保正產(chǎn)品水量,修正溫度后的供水壓力增加10%-15%。
c.透過水質(zhì)電導(dǎo)率(含鹽量增加)增加5%-10%。
d.多段RO系統(tǒng),通過不同段的壓降明顯增加。

 

清洗方法:
先進行系統(tǒng)反沖;再進行負壓清洗;有必要的情況下進行機械清洗;再進行化學(xué)清洗;有條件的可以超聲清洗;在線電場清洗是一種很好的方法,便價格昂貴;由于化 學(xué)清洗效果比較好,其余方法有些不容易實現(xiàn),而各供應(yīng)商提供的藥劑雖名稱及使用方法不盡相同,但其原理大致相同。如我公司現(xiàn)使用膜清洗劑MC2、MA10。
 

 

清洗步驟如下:
清洗單段系統(tǒng):(1)配置清洗液;(2)低流量輸入清洗液;(3)循環(huán);(4)浸泡;(5)高流量水泵循環(huán);(6)沖洗;(7)重啟系統(tǒng)。
針對特殊污染物清洗有:清洗硫酸鹽垢、清洗碳酸鹽垢、清洗鐵錳污染、清洗有機物污染等。
 

 

三、對膜進行適宜保養(yǎng)
新反滲透膜的保養(yǎng)新的反滲透膜元件通常浸潤1%NaHSO3和18%的甘油水溶液后貯存在密封的塑料袋中。在塑料袋不破的情況下,貯存1年左右,也不會影響 其壽命和性能。當塑料袋開口后,應(yīng)盡快使用,以免因NaHSO3在空氣中氧化,對元件產(chǎn)生不良影響。因此膜應(yīng)盡量在使用前開封。在非生產(chǎn)期內(nèi),反滲透系統(tǒng) 的保養(yǎng)就是一個比較重要的問題。可按以下方法進行。

(1)系統(tǒng)短期內(nèi)停運(1-3天):停運前,先對系統(tǒng)進行低壓(0.2-0.4MPa),大流量(約等于系統(tǒng)的產(chǎn)水量)沖洗,時間為14~16分鐘;保持平常的自然水流,讓水流入濃水道。
(2)系統(tǒng)停運一周以上(環(huán)境溫度在5℃以上):停運前,先對系統(tǒng)進行低壓(0.2-0.4MPa),大流量(約等于系統(tǒng)的產(chǎn)水量(沖洗,時間為14~16分 鐘;按照反滲透系統(tǒng)操作說明書中有關(guān)系統(tǒng)化學(xué)清洗的方法進行化學(xué)清洗;化學(xué)清洗完畢后,沖洗干凈反滲透膜;配制0.5%的福爾馬林溶液,低壓輸入系統(tǒng)內(nèi), 循環(huán)10分鐘;關(guān)閉所有系統(tǒng)的閥門,進行封存;如系統(tǒng)停運10天以上,則每10天須更換一次福爾馬林溶液。
 
(3)環(huán)境溫度在5℃以下:停運前,先對系統(tǒng)進行低壓(0.2-0.4MPa),大流量(約等于系統(tǒng)的產(chǎn)水量)沖洗,時間為14~16分鐘;在有條件的地方,可 將環(huán)境溫度升高到5℃以上,然后按照1的方法,進行系統(tǒng)保養(yǎng);若無條件對環(huán)境溫度進行升高,則:低壓(0.1MPa),流量為系統(tǒng)產(chǎn)水量的1/3的水進行 長流,以防止反滲透膜被凍壞,并且保證每天使系統(tǒng)運行2小時;按照1中(2)、(3)的方法,對反滲透膜進行清洗后,將反滲透膜取出,移至環(huán)境溫度大于5℃的 地方,浸泡在配制好的0.5%的福爾馬林溶液中,每兩天翻轉(zhuǎn)一次,系統(tǒng)管道中的水應(yīng)排放干凈,以防止因結(jié)冰而造成系統(tǒng)的損壞。

四、避免膜在高壓下運行
系 統(tǒng)在啟停時有殘余氣體存留,使系統(tǒng)在高壓狀態(tài)下運行。系統(tǒng)中過濾器前后的壓力表用于監(jiān)視濾芯的壓降,初級及終級壓力表則用于監(jiān)視RO膜組件壓降。調(diào)節(jié)進水 閥及濃水閥以保證運行壓力及回收率。若運行中產(chǎn)水流量或總流量下降,或初級與中級有壓差比運行初期的壓差增加較大時(以初始運行新反滲透膜組件數(shù)據(jù)為標準),則需對系統(tǒng)進行沖洗或清洗,以保證膜組件的性能安全全。

 

(1)設(shè)備排空后,重新運行時,氣體沒有排盡就快速升壓運行。應(yīng)在系統(tǒng)的壓力下將余下的空氣排盡后,再逐步升壓運行。
(2)在預(yù)處理設(shè)備與高壓泵之間的接頭密封不好或漏水時(尤其是微米過濾器及其后的管路漏水)當預(yù)處理供水不很足時,如微米過濾器發(fā)生堵塞,在密封不好的地方由于真空會吸進部分空氣。應(yīng)清洗或更換微米過濾器,保證管路不漏。
(3)各運行泵的運轉(zhuǎn)是否正常,流量是否與規(guī)定的值相同,并與泵運行曲線比較,以確定運行壓力。

 

五、注意關(guān)機時的操作
(1)關(guān)機時快速降壓沒有進行徹底沖洗。由于膜濃水側(cè)的無機鹽的濃度高于原水,易結(jié)垢而污染膜。準備關(guān)機時,逐步降壓至3bar左右用預(yù)處理好的水沖洗14~16分鐘。
(2)在準備關(guān)機時,投加化學(xué)試劑,會使藥劑滯留在膜及膜殼中,引起膜污染,影響膜的使用壽命。應(yīng)停止投加。
 

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