反滲透清洗技術(shù)論文
反滲透清洗技術(shù)論文
反滲透膜法水處理工藝是目前公認(rèn)為水除鹽最有效的技術(shù)之一。學(xué)習(xí)啦小編整理的反滲透清洗技術(shù)論文，希望你能從中得到感悟!
反滲透清洗技術(shù)論文篇一
反滲透離線清洗技術(shù)研究
摘要 本文分析了電廠反滲透系統(tǒng)運(yùn)行流程及反滲透膜污染的主要原因與污染物種類，介紹了反滲透離線清洗技術(shù)原理及清洗方法。
關(guān)鍵詞 反滲透;離線清洗;技術(shù)
中圖分類號(hào)TM62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708(2011)35-0061-02
0 引言
反滲透膜法水處理工藝是目前公認(rèn)為水除鹽最有效的技術(shù)之一。但是由于反滲透膜在正常運(yùn)行過(guò)程中不可避免地會(huì)被無(wú)機(jī)鹽垢、膠體、微生物、金屬氧化物等污染。這些物質(zhì)沉積在膜表面上，將會(huì)引起反滲透裝置出力下降或脫鹽力下降。因此為了恢復(fù)良好的透水和除鹽性能，需要對(duì)膜進(jìn)行化學(xué)清洗。通過(guò)離線清洗技術(shù)，可基本恢復(fù)濾元通量，顯著降低過(guò)濾器進(jìn)、出口壓差，延長(zhǎng)濾元的使用壽命，對(duì)提高反滲透系統(tǒng)的工作效率具有重要現(xiàn)實(shí)意義。
1 反滲透系統(tǒng)流程與運(yùn)行情況
根據(jù)電廠鍋爐生產(chǎn)工藝中對(duì)進(jìn)水水質(zhì)的控制要求，設(shè)計(jì)反滲透系統(tǒng)運(yùn)行流程為：機(jī)組循環(huán)水排水或水庫(kù)水(深井水)→生水池→生水泵→機(jī)械攪拌澄清池→無(wú)閥濾池→清水箱→清水泵→PCF過(guò)濾器→超濾組件→超濾水箱→超濾出水輸送泵→反滲透保安過(guò)濾器→高壓泵→反滲透組件→淡水箱→淡水泵→二級(jí)除鹽系統(tǒng)。從反滲透系統(tǒng)工藝流程來(lái)看，反滲透膜的進(jìn)水雖然經(jīng)過(guò)了復(fù)雜的前置系統(tǒng)處理，但是仍有較多的雜質(zhì)，比如少量的懸浮物、膠體、微生物和各種金屬氧化物等，這些物質(zhì)如果沉積在膜表面，膜表面流體中溶質(zhì)(截留物質(zhì))濃度不斷增加，逐漸高于主體流體的濃度，產(chǎn)生濃差極化現(xiàn)象，致使?jié)舛冗吔鐚拥倪^(guò)濾阻力增加，就會(huì)堵塞膜的透水通道，膜通量下降，從而大大降低系統(tǒng)出力。
2 膜污染的主要原因與污染物種類
一般認(rèn)為有3種情況可使膜性能下降：一是膜本身的化學(xué)變化，包括膜的水解、游離氯等的氧化以及強(qiáng)酸強(qiáng)堿的作用;二是膜本身的物理變化，包括壓密、反壓力作用使膜被破壞;三是膜受污染，這主要包括結(jié)垢物、微生物、膠體、懸浮物、有機(jī)物等在膜面及內(nèi)部污染堵塞。這3種情況都可使膜性能下降，并造成進(jìn)水壓力升高、產(chǎn)水量下降、脫鹽率下降。
膜污染常見的污染物種類主要有以下幾種：
1)膠體污堵
在地下水和地表水中，總含有鐵鋁膠體、硅膠體、有機(jī)質(zhì)膠體及預(yù)處理時(shí)加入的混凝劑、助凝劑、阻垢劑等形成的膠體，在膜表面都可能沉積這些物質(zhì)，從而形成膠體污堵，降低系統(tǒng)產(chǎn)水量，脫鹽率下降。
2)生物污堵
由于單一的殺菌劑不能全部殺死水中的各種細(xì)菌微生物，系統(tǒng)設(shè)在死角區(qū)或停用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成細(xì)菌微生物生長(zhǎng)繁殖，粘附在膜表面形成生物粘膜，使系統(tǒng)運(yùn)行壓差升高，產(chǎn)水量下降，脫鹽率先是略有上升，然后降低。
3)化學(xué)結(jié)垢
化水結(jié)垢往往是被濃縮鹽水中過(guò)量的溶解鹽沉淀而結(jié)垢。表現(xiàn)為原段壓降升高，脫鹽率下降，出力降低。
4)顆粒堵塞
由于系統(tǒng)投運(yùn)時(shí)沖洗不徹底，保安過(guò)濾器缺陷致使泥、細(xì)砂等腐蝕碎片通過(guò)，從而導(dǎo)致運(yùn)行壓差高，使膜邊上的膜片脫落堵在下一個(gè)膜的前端，造成壓降升高、出力減小。
3 反滲透膜的離線清洗技術(shù)
3.1 清洗技術(shù)原理
離線清洗是單獨(dú)拆出運(yùn)行系統(tǒng)中的滲透膜，利用專業(yè)清洗裝置對(duì)滲透膜進(jìn)行清洗。通過(guò)物理和化學(xué)的共同作用達(dá)到清除污垢、恢復(fù)膜元件性能的目的。其系統(tǒng)組成包括：清洗配液罐(按清洗藥劑的酸堿性分為堿性液和酸性液，罐內(nèi)可以安裝加熱盤管)、清洗泵、過(guò)濾器、原水泵、RO泵(高壓泵)、RO膜組(壓力容器)、壓力表、溫度計(jì)、pH計(jì)、流量計(jì)、閥門、管道以及控制儀表等。離線清洗可以充分發(fā)揮清洗裝置的優(yōu)勢(shì)，先對(duì)膜元件性能參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，然后針對(duì)污垢特點(diǎn)使用不同的清洗藥劑反復(fù)、交替進(jìn)行清洗?；瘜W(xué)藥劑的使用針對(duì)性強(qiáng)、除垢率高，不會(huì)對(duì)膜元件造成傷害。因此，一般對(duì)于污染較輕或初次清洗的系統(tǒng)適合采用在線清洗方式進(jìn)行恢復(fù)。如果在線清洗很難恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)，再采用離線方式進(jìn)行徹底清洗。
3.2 清洗條件
為了保證反滲透系統(tǒng)的正常運(yùn)行，延長(zhǎng)反滲透膜元件的壽命，按照反滲透的設(shè)計(jì)要求，在達(dá)到以下條件時(shí)應(yīng)盡早實(shí)施清洗：
1)一運(yùn)轉(zhuǎn)(流量)條件下，各段的壓差達(dá)到運(yùn)轉(zhuǎn)初期壓差的1.5倍;
2)段的壓差達(dá)到各個(gè)反滲透元件的規(guī)格表記載的允許值;
3)準(zhǔn)運(yùn)轉(zhuǎn)條件(相同壓力、溫度、回收率、濃度)下的產(chǎn)水量減少到初期的90%。
3.3 清洗藥劑
膜清洗劑的使用要求不但要將污染物從膜上去除，同時(shí)必須在去除污染物的同時(shí)要保證膜不受傷害，或最小程度的受傷害。因此，離線清洗藥劑的選擇要充分考慮到系統(tǒng)的預(yù)處理工藝、進(jìn)水水質(zhì)、系統(tǒng)運(yùn)行狀況、系統(tǒng)正在使用的化學(xué)品以及膜元件的材質(zhì)特性即耐受酸、堿、氧化劑、溫度、外力沖擊的能力等諸多因素。根據(jù)上述所述，通常污染類型雖然可以簡(jiǎn)單地劃分為無(wú)機(jī)鹽污染、金屬氧化物污染、膠體污染、系統(tǒng)短路引起的顆粒污染，但是實(shí)際例子中通常需要相當(dāng)?shù)默F(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)才可以準(zhǔn)確判斷污染的類型。然后，根據(jù)污染類型針對(duì)性的選擇清洗劑，如TS-883是種高pH的藥劑，用于去除有機(jī)物、污泥、膠體以及其它附著于膜表面的顆粒;TS-882是種低pH藥劑，用于去除金屬氫氧化物、碳酸鈣和其它類的結(jié)垢; TS-881是種廣譜的生物抑制劑，在低藥量下可以快速的起到殺菌作用。同時(shí)，通常情況下各種污染都是相伴而生的，這些藥劑的協(xié)同使用可以最大程度恢復(fù)膜元件性能，同時(shí)保證膜元件不受傷害。
3.4 清洗步驟
1)用性能優(yōu)良的備用膜元件替換系統(tǒng)上的待清洗膜元件，以保證系統(tǒng)不停止運(yùn)行;2)測(cè)試膜元件性能。每一支膜元件單獨(dú)測(cè)試其各項(xiàng)性能指標(biāo)，包括：脫鹽量、產(chǎn)水量、壓差、重量等，并作好測(cè)試前紀(jì)錄。通過(guò)對(duì)元件物理檢測(cè)和性能分析，判斷元件污染類型，并確定出最有效的清洗方案對(duì)單支膜元件進(jìn)行清洗;3)用反滲透產(chǎn)品水配制清洗液，準(zhǔn)確稱量并混合均勻，檢測(cè)清洗液的pH值、藥劑含量、溫度等是否符合要求;4)對(duì)單支膜元件進(jìn)行試清洗，然后對(duì)超濾裝置的所有超濾膜元件(4組，每組10支)均進(jìn)行離線單支清洗。所用清洗劑為KY410、KY420、KY430、KY440藥劑及部分鹽酸等輔助藥劑。將加熱的藥液經(jīng)泵注入滲透膜，泵的流量10m3/h~15m3/h，揚(yáng)程20m~30m，泵揚(yáng)程的選擇要符合要求，不要超高。剛清洗時(shí)一桶藥液不要循環(huán)到藥箱，要求直接排放至廢液回收裝置，里面含有大量的污染物，會(huì)直接影響藥液的效果，導(dǎo)致清洗不佳。之后沒(méi)有大量污染的時(shí)候藥液直接回到原藥液罐，進(jìn)行循環(huán)清洗。清洗時(shí)要全量打開濃水排放閥門盡量降低壓力，關(guān)閉產(chǎn)水閥，以免藥液流入純水箱。
參考文獻(xiàn)
[1]郝丹宇.反滲透膜的清洗[J].工業(yè)水處理，2002(11).
反滲透清洗技術(shù)論文篇二
反滲透膜的化學(xué)清洗
摘 要: 通過(guò)對(duì)反滲透膜不同污垢的分析，提出了針對(duì)性的清洗方案，詳細(xì)介紹了常規(guī)污染物清洗方法、清洗藥劑配方及特殊污染物的清洗方法。
關(guān)鍵詞: 反滲透膜結(jié)垢;化學(xué)清洗;
中圖分類號(hào)：F407.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
反滲透是采用膜分離的水處理技術(shù)。隨著膜科學(xué)研究和制造工藝的進(jìn)步，反滲透水處理技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。反滲透技術(shù)基本上屬于物理方法，它借助物理化學(xué)過(guò)程，在諸多方面具有傳統(tǒng)的水處理方法所沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn)，例如：室溫下使用、能耗低、占地少和運(yùn)行維護(hù)工作量極少等。
反滲透膜表面在運(yùn)行中由于給水帶入的物質(zhì)的污染而產(chǎn)生污垢，例如金屬氧化物的水合物、鈣的沉淀物、有機(jī)物和微生物。這些物質(zhì)在適當(dāng)?shù)牟僮鳁l件下可借助化學(xué)藥劑的清洗而有效地去除，稱為膜的化學(xué)清洗。
一、反滲透膜結(jié)垢的原因
?、?預(yù)處理方式不當(dāng);
?、?預(yù)處理運(yùn)行不當(dāng);
?、?給水系統(tǒng)(管道、泵、閥門等)材料選擇不當(dāng);
?、?加藥系統(tǒng)不正常;
㈤ 停機(jī)后沖洗不當(dāng);
?、?操作控制(如回收率、產(chǎn)品水通量、給水流速等)不當(dāng);
?、?長(zhǎng)期運(yùn)行中積累的鈣、硅等沉淀物;
㈧ 反滲透給水的水源改變;
?、?給水水源的生物污染。
二、反滲透膜需要進(jìn)行清洗的標(biāo)志
膜表面污垢導(dǎo)致產(chǎn)品水流量減少，膜的脫鹽率下降，給水/濃水的壓力差增加。
經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化后的運(yùn)行參數(shù)：(產(chǎn)品水流量下降10%，脫鹽率下降5%，給水、濃水壓差增加15%需進(jìn)行化學(xué)清洗)其基準(zhǔn)是參比新膜最初始運(yùn)行24―28h內(nèi)的運(yùn)行性能。如預(yù)處理合理、運(yùn)行正常，則一般半年至一年清洗一次，如小于3個(gè)月就需要清洗，則應(yīng)研究改進(jìn)預(yù)處理方式。
污垢種類的判別
復(fù)合膜的清洗，由于其對(duì)PH值和溫度的高度穩(wěn)定性，只要選擇清洗工藝得當(dāng)，就可以達(dá)到較好的清洗效果。如果未及時(shí)清洗，拖延太久，就很難清洗干凈。有效的清洗是依據(jù)污垢的性質(zhì)選擇清洗化學(xué)藥品，錯(cuò)誤選擇藥品將使污垢惡化，因而清洗前可根據(jù)下列幾個(gè)方面弄清污垢種類：
?、?給水化學(xué)分析成分;
?、?以前清洗的檢查結(jié)果;
?、?SDI測(cè)定的過(guò)濾膜上的污染物分析;
㈣ 保安過(guò)濾器上沉積物分析;
?、?檢查給水管道內(nèi)表面，打開壓力容器端蓋，觀察膜元件進(jìn)水端污垢的外狀(如紅棕色可能是鐵污垢，生物污垢活有機(jī)物通常為黏性膠狀物)。
化學(xué)清洗工藝要點(diǎn)
必須按照選擇的配方和規(guī)定的溫度進(jìn)行;
清洗流速：對(duì)于8in膜元件，流速最大采用9.1m3/h;4in膜元件，流速采用1.8―2.3m3/h; 2.5in膜元件，流速采用0.7―1.1m3/h。壓力容器的壓力必須是達(dá)到上述流量的最小壓力，但通過(guò)任何壓力容器的壓降不得超過(guò)60psi。
膜元件的清洗可以用陰離子表面活性劑，避免使用陽(yáng)離子表面活性劑，因其可能產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的污堵。
可以并聯(lián)清洗，也可以分段清洗，分段清洗的目的是：
?、?不致使第一段流速過(guò)低，不致使最后一段流速太高。
?、?不致使第一段沉積物帶至下一段。
配置溶液使用的水源必須為反滲透產(chǎn)品水。
清洗設(shè)備及系統(tǒng)
?、?清洗溶液可能為酸性或堿性，即PH=1―12，因此清洗系統(tǒng)必須是防腐材料，溶液箱設(shè)有加溫，故應(yīng)考慮耐溫(45℃)，不應(yīng)低于15℃，以防止化學(xué)藥劑在低溫下沉淀，一般可用碳鋼襯膠、環(huán)氧玻璃鋼或聚丙烯材料。清洗箱應(yīng)設(shè)有蓋子，蓋上有人孔以便加藥。
?、?清洗溶液箱體積大致為每次清洗時(shí)第一段壓力容器的容積加上清洗(進(jìn)出溶液)循環(huán)管路的容積。
清洗流量：對(duì)于8in膜元件，流速最大采用9.1m3/h，流量乘以第一段最高的壓力容器排列個(gè)數(shù)，考慮到污垢嚴(yán)重的可能性，應(yīng)乘以1.5倍的系數(shù)。
清洗過(guò)程及步驟
㈠ 清洗系統(tǒng)的準(zhǔn)備
停下待清洗的反滲透系統(tǒng)，關(guān)閉高壓泵出口截止閥和電動(dòng)閥，開濃水排放閥和調(diào)節(jié)閥，關(guān)閉產(chǎn)品水手動(dòng)閥。打開產(chǎn)水清洗回流閥。上述閥門不能有內(nèi)漏現(xiàn)象。
將除鹽水注至清洗水箱1/2液位，打開清洗泵進(jìn)口閥，啟動(dòng)清洗水泵，開啟清洗水泵出口回流閥門，打開清洗保安過(guò)濾器進(jìn)口閥和出口閥，此時(shí)可打開保安過(guò)濾器上的空氣閥排放系統(tǒng)中的空氣，直至水流出為止，即可準(zhǔn)備清洗。
?、?配置清洗液
?、?將藥品加入清洗水箱，加除鹽水至2/3液位，用清洗水泵混合一遍清洗液，預(yù)熱清洗液時(shí)應(yīng)用低流量(理論清洗水量的一半)。
?、?盡可能低的清洗液壓力置換元件內(nèi)的原水，其壓力僅需達(dá)到足以補(bǔ)充進(jìn)水至濃水的壓力損失即可，即壓力必須低到不會(huì)產(chǎn)生明顯的滲透產(chǎn)水。低壓置換操作能夠最大限度的減低污垢再次沉淀到膜表面，視情況而定，排放部分濃水以防止清洗液的稀釋。
?、?濃水管路中就應(yīng)該出現(xiàn)清洗液，讓清洗液循環(huán)回清洗水箱并保證清洗液溫度恒定。
停止清洗泵的運(yùn)行，讓膜元件完全浸泡在清洗液中。一般元件浸泡1小時(shí)足夠了，但對(duì)于頑固的污染物，需要延長(zhǎng)浸泡時(shí)間，如浸泡10―15小時(shí)或過(guò)夜。為了維持浸泡過(guò)程的溫度，可采用很低的循環(huán)流量(理論清洗流量的10%)。
?、?進(jìn)行大流量循環(huán)，循環(huán)時(shí)間為30―60分鐘。大流量能沖掉被清洗液清洗下來(lái)的污染物。大流量的條件下，將出現(xiàn)過(guò)高壓降的問(wèn)題，單元件最大允許的壓降為1bar(15psi)，對(duì)多元件壓力容器最大允許壓降為3.5bar(50psi),以先超出為限。
⑸ 預(yù)處理的合格產(chǎn)水可以用于沖洗系統(tǒng)內(nèi)的清洗液，除非存在腐蝕問(wèn)題(例如，靜止的海水將腐蝕不銹鋼管道)。為了防止沉淀，最低沖洗溫度為20℃。
注：在酸洗過(guò)程中，應(yīng)隨時(shí)檢查清洗液 pH值變化，當(dāng)在溶解無(wú)機(jī)鹽類沉淀消耗掉酸時(shí)，如果 pH的增加超過(guò) 0.5 個(gè) pH值單位，就應(yīng)該向清洗箱內(nèi)補(bǔ)充酸，酸性清洗液的總循環(huán)時(shí)間不應(yīng)超過(guò) 20 分鐘，超過(guò)這一時(shí)間后，清洗液可能會(huì)被清洗下來(lái)的無(wú)機(jī)鹽所飽和，而污染物就會(huì)再次沉積在膜表面，此時(shí)應(yīng)用合格預(yù)處理產(chǎn)水將膜系統(tǒng)及清洗系統(tǒng)內(nèi)的第一遍清洗液排放掉，重新配置清洗液進(jìn)行第二遍酸性清洗操作。
清洗藥劑配方
八、清洗藥劑的性能和作用
反滲透膜上的污染物主要有：懸浮顆粒、膠體顆粒(包括有機(jī)物和無(wú)機(jī)物)、難容鹽垢(有碳酸鈣，鈣、鍶、鋇的硫酸鹽)、金屬氧化物、二氧化硅、有機(jī)物、微生物等。所采用的化學(xué)清洗藥劑有酸、堿、有機(jī)絡(luò)合劑以及表面分散劑等?；瘜W(xué)藥品在清洗中的作用如下：
㈠ 鹽酸
鹽酸是一種價(jià)格便宜，易于去的的無(wú)機(jī)強(qiáng)酸，鹽酸能溶解碳酸鹽水垢、多數(shù)金屬氧化物。
?、?磷酸
磷酸是中等酸性的無(wú)機(jī)酸，由于分級(jí)電離，故酸性較鹽酸弱，常用濃度0.5%。對(duì)碳酸鈣和金屬氧化物都有容積作用。
?、?氨基磺酸
氨基磺酸也是次于鹽酸、磷酸的有機(jī)強(qiáng)酸，其1%水溶液的PH值為1.18。不揮發(fā)、不吸濕、無(wú)味無(wú)毒、不燃的白色晶體。
?、?檸檬酸
檸檬酸為無(wú)色透明晶體，1%水溶液的PH值為2.3。檸檬酸可溶解金屬氧化物，其原理不是依靠氫離子去溶解，而是檸檬酸能夠絡(luò)合金屬離子，把氧化物去除。
?、?堿液
堿液清洗主要是為了去除微生物、有機(jī)物和硅垢對(duì)膜的污染。堿液主要采用氫氧化鈉(0.1%)的水溶液，其PH值約為12。
?、?硫代硫酸鈉
硫代硫酸鈉用于清洗金屬氧化物，屬于還原性溶解，采用濃度1%。
㈦ 表面活性劑
表面活性劑是能分散在溶液中的有機(jī)化合物，可使溶液的表面張力降低，引起正吸附，這樣可使溶液表面容質(zhì)大于溶液內(nèi)部容質(zhì)分子的濃度。十二烷硫酸鈉是膜清洗中最主要的表面活性劑，加入量為0.1%。
九、特殊污染物的清洗
㈠ 硫酸垢的清洗
硫酸鹽垢的污染是非常難以清洗的一類膜污染物，如果硫酸鹽類垢不能在早期發(fā)現(xiàn)，膜系統(tǒng)性能能夠清洗恢復(fù)的可能性極低，最有可能是將出現(xiàn)產(chǎn)水量的下降并難以恢復(fù)。其清洗系統(tǒng)配置、pH和溫度范圍及建議清洗流量值完全相同。
清洗藥品：0.1%NaOH;1.0% Na4-EDTA(pH12，溫度 30ºC)
?、?有機(jī)物的清洗
針對(duì)存在有機(jī)物如腐植酸和富里酸、阻垢劑或油等污染膜系統(tǒng)的清洗，清洗過(guò)程，系統(tǒng)配置、pH和溫度范圍及建議清洗流量值完全相同。
清洗藥品：
先用 0.1% NaOH，pH12，最高溫度 30oC進(jìn)行清洗，
再用 0.2% HCl，pH2，最高溫度 45oC進(jìn)行清洗。
參考文獻(xiàn)
[1]張葆宗，李明，張松建等.反滲透水處理應(yīng)用技術(shù) [M].中國(guó)電力出版社，2004.
[2]DOW反滲透和納濾膜元件產(chǎn)品與技術(shù)手冊(cè)[C]，2011.
[3]卞衛(wèi)華.膜技術(shù)在電廠水處理中的應(yīng)用[J].能源工程,2005.
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