1 膜污染簡介

反滲透系統(tǒng)運行時，進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)計不合理；

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

4)人為操作失誤；

5)停止運行時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，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)傩裕謴?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）的方式達到一定的效果，像生物污染這種對膜的吸附性強的污染物使用沖洗的方法很難達到預(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，有必要通過對污染狀況進行分析，確定污染的種類。在了解了污染物種類時，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 沖洗時膜面的狀態(tài)示意圖

2.2 沖洗的要點

2.2.1 沖洗的流速

裝置運行時，顆粒污染物逐漸堆積在膜的表面。如果沖洗時的流速和制水時的流速相等或略低，則很難把污染物從膜元件中沖出來。因此，沖洗時要使用比正常運行時更高的流速。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

正常高壓運行時，污染物被壓向膜表面造成污染。所以在沖洗時，如果采用同樣的高壓，污染物仍會被壓在膜表面上，清洗的效果不會理想。因此在沖洗時，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。壓力通常控制在0.3 MPa以下。如果在0.3 MPa以下，很難達到一定的流量時，應(yīng)盡可能控制進水壓力，以不出產(chǎn)水或少出產(chǎn)水為標(biāo)準。一般進水壓力不能大于0.4 MPa。

 2.2.3 沖洗的頻率

條件允許的情況下，建議經(jīng)常對系統(tǒng)進行沖洗。增加沖洗的次數(shù)比進行一次化學(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，壓力會急速下降，這可能會對管道、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)閉進水閥門；

- 全開產(chǎn)水閥門（如果運行時產(chǎn)水閥門沒有全開的情況）。

如果錯誤地關(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)：

- 啟動低壓沖洗泵；

- 在緩慢打開進水泵的同時，查看濃縮水流量計的流量；

- 調(diào)節(jié)進水閥門，調(diào)節(jié)流量和壓力達到標(biāo)準值；

- 10 – 15分鐘后慢慢地關(guān)閉進水閥門，停止進水泵。

④ 恢復(fù)正常運行。按日常啟動程序啟動系統(tǒng)。

2.4 注意事項

① 進水水泵需要滿足正常運行時的進水流量（進水流量 = 產(chǎn)水流量 + 濃縮水流量），同時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的大流量。制水時，因為回收率高，濃縮水流量相對很小。沖洗作業(yè)時，要求低壓高流量，幾乎所有的進水都從濃水管路排除，所以設(shè)計濃水管路和閥門時不僅要考慮制水時的流量也要考慮符合沖洗時的流量需要。如果僅僅考慮制水時的流量來設(shè)計管路和閥門，則在沖洗時濃水管路以及濃水閥門處的壓降升高，有可能達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 選定流量計時要考慮到可以讀取沖洗時的最大流量。

④ 對于多段反滲透系統(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)計有必要按可以分段沖洗進行設(shè)計。

- 如果進行全段沖洗，前段的沖洗水和污染物會一起流入后一段中，容易造成后段的堵塞。

- 段數(shù)的增加同時也意味著沖洗水流經(jīng)的膜元件數(shù)量增加。為了能夠達到流量要求，需要加大進水壓力。由可能會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。

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

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

 

 

 

3 化學(xué)清洗

3.1 化學(xué)清洗的標(biāo)準

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

① 標(biāo)準化條件下的產(chǎn)水量下降10 – 15 %；

② 進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，就應(yīng)及時清洗膜元件。重度污染會因化學(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)場實際污染情況而定。正常的清洗周期是每3-12個月一次。如果在1個月內(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)計膜系統(tǒng)；如果清洗周期在1-3個月一次，應(yīng)側(cè)重于調(diào)整和優(yōu)化現(xiàn)有系統(tǒng)的運行參數(shù)。即使系統(tǒng)長期沒有發(fā)生污染，為了能夠更好的保證系統(tǒng)正常運行，一般可考慮每6個月進行1次化學(xué)清洗。

    當(dāng)預(yù)處理工藝中采用了無機絮凝劑，經(jīng)常會有反應(yīng)不完全的無機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入到膜系統(tǒng)中。過量的絮凝劑能通過SDI測試裝置測定出來，例如SDI膜片上的鐵為3μg/片，任何時候不應(yīng)超過5μg/片。

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