反渗透系统的清洗方式通常有在线清洗和离线清洗。
在线清洗方法的优点是不用进行膜元件的拆卸,只需将膜清洗药剂运至清洗现场,直接操作即可;缺点是由于运行设备条件的制约,在线清洗是在原运行设备上通过单一化学作用将污垢清洗下来,有可能各支膜受到的污染程度不同,清洗时无法区别对待而使得清洗效果不够。
离线清洗是将反渗透膜从系统中拆出利用清洗设备进行清洗,通过物理和化学的共同作用达到清洗比较的目的,借助于洗膜设备的物理特性,再加上化学辅助作用使清洗进行的非常,而且几乎不会对膜造成的伤害。
因此一般对于污染较轻或初次清洗的系统建议采用在线清洗进行恢复,如果经在线清洗很难恢复正常运行状态,再采用离线方式进行清洗,并可对单支膜元件性能参数进行测试筛选评价。
四、反渗透系统清洗频率
当出现下列污染特征:标准化后产水量下降10~15%,标准化后产水水质下降10~15%,或者给水与浓水间的压降增加10~15%时,表明RO系统需要清洗了。
由于RO系统出现污垢而需要清洗的频率随具体情况的不同而不同,一般习惯上可接受的清洗频率是3~12个月清洗一次。如果每个月不得不清洗一次或以上,应该着重改善RO的预处理系统,调整RO系统的运行参数;如果每1~3个月需要清洗一次,则需要在提高当前设备的运行水平上做工作,但是否需要改进预处理系统将要进一步判断。
五、反渗透膜清洗剂的选择
通常需按特定的次序使用各种不同的清洗药品进行清洗,以获得的清洗效果。辟如使用低pH值的清洗剂除去水垢一类的物质,然后使用高pH值的清洗剂除去有机物。有时也会使用高pH值的清洗剂除去油类污垢,然后再使用一种低pH值的清洗剂。有些膜清洗剂中已添加洗涤剂,这将有助于清除污染严重的生物和有机杂质。还有些膜清洗剂添加EDTA之类的螯合剂,这些螯合剂有助于清除胶体、有机物、生物杂质和硫酸盐垢。记住,选用不正确的清洗药剂或清洗步骤不正确时,可能会使污堵更严重。
反渗透膜被堵的原因及解决办法
1、系统配备预处理装置相对于原水水质及流量不合适,或在系统内未配备必要的工艺装置和工艺环节。
2、预处理装置运行不正常,即系统原有的预处理设备对原水SDI成分、浊度、胶状物等的去除能力较低,预处理效果不理想。
3、系统选择了不恰当的设备或设备材质选择不正确(泵、配管及其它)。
4、系统化学药品注入装置发生故障(酸、絮凝/助凝剂、阻垢/分散剂,还原剂及其它)。
5、设备间断运行或系统停止使用后未采取适当的保护措施。
6、运行管理人员不合理的设备操作与运用(回收率、产水量、浓缩水量、压差、清洗及其它)。
7、膜系统内长时间的难溶沉淀物堆积。
8、原水组份变化较大或水源特性发生了根本的改变。
9、反渗透膜系统已发生了相当程度的微生物污染。
1、负压清洗:负压清洗可以说是通过设备的真空抽吸,在反渗透膜侧面形成的压力,这样可以有效的去除膜表面以及内部的污染物;
2、反冲:反冲是利用强力的气体或者液体对膜的表面进行清洗,从而达到清理膜内部的污染物,让膜恢复干净,反冲目前是清洗反渗透膜较为常用的一种方式之一;
3、化学清洗:化学清洗的方法是使用化学清洗剂对反渗透膜进行清洗,由于是化学物有针对性的清洗同样能够有效的对膜进行清洗,这种方式也是人们常用的清洗方式之一。
反渗透技术的运行维护
2.1反渗透膜堵塞原因分析:反渗透膜在运行过程中易存在堵塞的问题,原因为细菌滋生、钙、镁离子结垢。针对细菌滋生问题,在超滤系统前端投加次氯酸钠药剂,在超滤系统中杀死细菌,并在出水中留用余氯,抑制细菌滋生,同时在反渗透进水中投加非氧化性杀菌剂以杀死细菌。但水中余氯会损害反渗透膜,在反渗透膜前端需要投加还原剂以消除余氯。针对钙、镁等离子结垢,在反渗透前端投加阻垢剂,阻垢剂和还原剂都从药剂厂家购买。在应用实例中阻垢剂投加浓度5×10一,还原剂浓度3×10_6,根据进水水质进行调节。
2.2化学清洗:在反渗透膜运行一段时间后,膜内会滋生细菌以及结垢,影响反渗透膜的产水量和脱盐率。所以定期需要对反渗透膜进行化学清洗,化学清洗包括碱洗和酸洗,碱洗的作用是去除反渗透中的细菌等有机污染,酸洗的作用是去除反渗透膜中的无机污染和金属氧化物。每次碱洗和酸洗的配药浓度约为2.5%,碱洗剂和酸洗剂均从药剂厂家购买。对于重度污染的膜需要碱液和酸液的反复清洗,将反渗透中污染物质去除。药剂在清洗过程中采用冲击加浸泡的循环方式,通过加药泵向反渗透中加药1 h后停止运行加药泵,关闭化学清洗的加药和出药阀门,将药剂留在反渗透膜内浸泡,浸泡2 h后,打开阀门,启动泵,循环冲击和浸泡。在碱洗过程中,因为杀死微生物会产生大量泡沫,应及时清理,避免造成泡沫飞溅。
2.3低压冲洗:在线低压冲洗是将浓水排水阀门、产水排水阀门及低压冲洗进水阀门同时打开,通过启动低压冲洗泵,使水流在反渗透膜管内产生紊流,冲洗膜表面的盐分和污染物,再通过排放水阀门排走。低压冲洗使用反渗透的产水作为冲洗水,避免产生二次污染。低压冲洗在系统中被设置为常规操作,在开机和停机的过程中进行1次,可设置成每d的例行操作,定期进行冲洗。低压冲洗的压力、流量和时间都对冲洗效果有影响。流量一般大于运行流量,应避免流量过大,使盐分拥堵在膜内。运行压力一般以产水为准,不需要施加过大压力。操作时间为5~10 min。
反渗透技术的应用效果
该应用实例中,反渗透装置为2套,以单套为例对水量和脱盐率进行分析。该反渗透系统使用东丽膜型号为TML20—400,单套为168支膜,分为2段。反渗透进出水水质和产量见表
由表1可见,(1)该处理厂在预处理段没有脱盐装置,故反渗透进水的电导率在1 000斗s,cm以上,属盐分偏高的水。经过反渗透系统,出水电导率达到200us/cm以下,脱盐率约为90%。(2)该型号反渗透膜装置单套产水达到100 m3/h左右。(3)回收率控制在75%以下。根据数据分析,反渗透产水可替代工业水作为脱盐水装置的原水(工业水电导率为300~500us/cm),达到节能减排的目标。
4反渗透技术的运行问题及解决办法
该套反渗透系统自建成起,在运行过程中遇到了6个问题,影响了装置的长周期运行。(1)上游装置来水电导率高、含油高。上游装置来水成分复杂,电导率高达5 000us/cm,含油高达40 mg/L。电导率高造成反渗透运行负荷超标,影响膜装置寿命。含油量高对反渗透膜造成污染,影响膜装置寿命。将高电导率和高油污水改排至其他污水装置,反渗透装置的运行。(2)反渗透膜压差高,化学清洗没有效果。反渗透膜在运行一段时间后,压差增大,经过化学清洗后,压差没有明显降低,产水量也明显减少。解决办法是对反渗透膜进行离线清洗,离线清洗后产水量、脱盐率都恢复正常。(3)铁管线中铁离子脱落。在水的运输过程中,经过多段碳钢管线,其中有部分管线的内衬破损导致碳钢管线中铁离子脱落,随水进入到反渗透膜中。解决办法是查找内衬破损的管道对内衬进行恢复,避免铁离子脱落。(4)结垢问题。反渗透末端已发生结垢,由于反渗透第2段和第l段末端的压力都较低,水流速低,盐分不易被冲刷掉,在末端逐渐积累,其中CaCO,的结垢速度较快,其他难溶盐的结构速度较慢,例如硅酸盐、硫酸盐。在预防结垢的措施中,主要以投加阻垢剂为主,在运行一定周期后进行化学清洗,以溶解垢质随删。
反渗透膜的结构,有非对称膜和均相膜两类。当前使用的膜材料主要为醋酸纤维素和芳香聚酰胺类。其组件有中空纤维式、卷式、板框式和管式。可用于分离、浓缩、纯化等化工单元操作,主要用于纯水制备和水处理行业中。
2、反渗透膜元件原理
反渗透又称逆渗透,一种以压力差为推动力,从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。对膜一侧的料液施加压力,当压力超过它的渗透压时,溶剂会逆着自然渗透的方向作反向渗透。从而在膜的低压侧得到透过的溶剂,即渗透液;高压侧得到浓缩的溶液,即浓缩液。若用反渗透处理海水,在膜的低压侧得到淡水,在高压侧得到卤水。
三、反渗透膜元件选型
选择反渗透RO膜需要考虑的性能指标:脱盐率、产水量、回收率。
1、RO反渗透膜的脱盐率和透盐率
RO反渗透膜元件的脱盐率在其制造成形时就已确定,脱盐率的高低取决于反渗透RO膜元件表面超薄脱盐层的致密度,脱盐层越致密脱盐率越高,同时产水量越低。反渗透膜对不同物质的脱盐率主要由物质的结构和分子量决定,对离子及复杂单价离子的脱盐率可以超过99%,对单价离子如:钠离子、钾离子、氯离子的脱盐率稍低,但也可超过了98%(反渗透膜使用时间越长,化学清洗次数越多,反渗透膜脱盐率越低)对分子量大于100的有机物脱除率也可过到98%,但对分子量小于100的有机物脱除率较低。
反渗透膜的脱盐率和透盐率计算方法:
RO膜的盐透过率=RO膜产水浓度/进水浓度×
RO膜的脱盐率=(1–RO膜的产水含盐量/进水含盐量)×
RO膜的透盐率=–脱盐率
2、RO反渗透膜的产水量和渗透流率
RO膜的产水量——指反渗透系统的产水能力,即单位时间内透过RO膜的水量,通常用吨/小时或加仑/天来表示。
RO膜的渗透流率——也是表示反渗透膜元件产水量的重要指标。指单位膜面积上透过液的流率,通常用加仑每平方英尺每天(GFD)表示。过高的渗透流率将导致垂直于RO膜表面的水流速加快,加剧膜污染。
3、RO反渗透膜的回收率
RO膜的回收率——指反渗透膜系统中给水转化成为产水或透过液的百分比。依据反渗透系统中预处理的进水水质及用水要求而定的。RO膜系统的回收率在设计时就已经确定。
A、RO膜的回收率=(RO膜的产水流量/进水流量)×
B、反渗透(纳滤)膜组件的回收率、盐透过率、脱盐率计算公式如下:
反渗透膜组件的回收率= RO膜组件产水量/进水量×
反渗透膜组件的盐分透过率=RO膜组件产水浓度/进水浓度×。