反渗透膜元件的清洗方法

四、反渗透膜元件的清洗导则
1、膜元件污染简介
在正常的预处理条件和运行条件下,预处理不能完全去除原水中的淤泥、胶体、有机物、微生物等污染物,在反渗透浓缩作用下沉积在膜表面,产生膜元件污染,造成系统的性能下降,影响反渗透系统的正常使用。反渗透膜元件有良好的耐强烈物理或化学能力,在研究中发现通过适当的化学物质作用可以恢复或部分恢复膜元件性能,这种对膜元件进行的操作成为膜元件的化学清洗。
2、膜元件清洗时机判断
反渗透系统的性能参数受温度、压力、PH、进水水质等因素的影响。为了准确判断系统的清洗时机,应依据膜元件生产商提供的系统设计软件或标准化软件对运行数据进行标准化计算,并和系统初始稳定运行时的数据对比,出现下列情况之一时应对反渗透系统进行清洗:
运行数据标准化后,系统产水量比初始值下降15%以上。
运行数据标准化后,盐透过率比初始值增加10%。
运行数据标准化后,压力容器压差比初始值超过15%以上。
3、膜元件清洗部件
步：好使用反渗透产品水冲洗，也可以用良好的过滤水（原水中若含有特殊化学物质，如能与清洗液发生反应的不能使用）。
第二步：用反渗透产品水配制清洗液，准确称量并混合均匀，检查清洗液的PH值及药剂含量等条件是否符合要求。
第三步：用正常清洗流量及20-40psi的压力向反渗透系统输入清洗液，刚开始的回水排掉，防止清洗液被稀释。让清洗液在管路循环3-5分钟。观察回流液的浊度和PH值，若明显变浊或者PH值变化超过0.5，可重新用新清洗液再进行上述操作。
第四步：停止清洗泵循环，视元件污染情况，膜元件全部浸泡在清洗液中1小时左右或更长时间（10-15小时或过夜）期间可以间歇的开启循环泵保持恒定的清洗液温度（25-30°C）。
第五步：加大流量到清洗正常流量的1.5倍进行清洗，此时压力不能太高，以系统无或稍有产水的压力为限。循环30-60分钟。
第六步：用于处理和各产水冲洗系统20-30分钟，为防止沉淀，低冲洗温度为20度，将清洗液完全冲出残留。开启系统运行，检查清洗效果，产水排掉不用。若要停机不用的要按相关方法保存原件。
4、膜元件清洗液配方（% 质量百分比）
4.1碳酸盐结垢的清洗
盐酸盐结垢通常是由过高的回收率、阻垢剂投加量不足、离子交换软化树脂未及时再生等原因造成的，其症状是产水量和脱盐率下降，膜元件压差增大。可按照以下配方进行清洗：
主要污染物质 推荐清洗液 备注

无机盐沉淀物 0.2%盐酸 HCL, 好 高温度45度 PH大于2
0.5%磷酸 H3PO4 可以 高温度30度
2.0%柠檬酸 C3H4（OH）（CO2H3） 可以
高温度30度，用氨水调节PH值为3.0
清洗时按照前述步骤进行清洗。
4.2硫酸盐结垢的清洗
硫酸盐结垢的清洗是无机盐结垢中比较难清洗的一种，由过高的回收率、阻垢剂投加量不足、离子交换软化树脂未及时再生等原因造成。对硫酸盐结垢的清洗应该及早进行，结垢形成一周以上后，清洗后性能恢复的可能性极低，因此对高硫酸盐含量结垢现象，立即进行相应的清洗。硫酸盐结垢的症状是产水量和脱盐率下降，膜元件压差增大。可按照一下配方进行清洗：
主要污染物质 推荐清洗液 备注
硫酸盐垢 0.1%氢氧化钠
1.0%EDTA四钠 NaOH EDYA四钠
PH12 高温度30度
清洗时按照前述步骤清洗。
4.3金属化合物污染的清洗
金属化合物污染主要是金属氧化物、金属氢氧化物等，尤其以铁污染为主。发生的原因主要是预处理缺陷、管路锈蚀等，其症状是产水量和脱盐率下降，膜元件压差增大，可按照一下配方进行清洗：
主要污染物质 推荐清洗液 备注

金属化合物 1.0%焦亚硫酸钠 Na2s2o5 好
0.5%磷酸 H3PO4 可以
2.0%柠檬酸 H3PO4 可以
清洗时按照前述步骤清洗。
4.4胶体污染、淤泥的清洗
反渗透进水中的胶体包括铁盐、铝盐、胶体硅及部分有机物等，通常采用絮凝过滤、吸附等方式去除，但通常胶体和淤泥污染还是会出现在反渗透系统中，因为普通预处理难以的去除这两种污染物。胶体污染和淤泥污染的主要症状是产水量大幅下降，脱盐率不变或稍有上升或下降。可按照以下配方进行清洗：
主要污染物质 推荐清洗液 备注
无机胶体（淤泥） 0.1%氢氧化钠
0.025%十二烷基苯磺酸钠 PH12
清洗时按照前述步骤清洗。
4.5有机物污染的清洗：
以地表水、废水、海水等做水源的反渗透系统存在较高的有机物污染风险，这些有机物的成分主要是腐殖质、有机酸等。有机物污染的主要症状是产水量大幅下降，脱盐率基本不变。发生有机物污染时可按照以下配方进行清洗：

主要污染物质 推荐清洗液 备注

有机物 0.1%氢氧化钠
0.025%十二烷基苯磺酸钠
0.2%盐酸 先用NaOH和十二烷基苯磺酸钠
清洗，PH12，再用HCI清洗，PH2
0.1%氢氧化钠
0.2%盐酸 先用NaOH清洗，PH12，再用HCL清洗 PH2
清洗时按照前述步骤清洗。
4.6微生物污染的清洗(膜元件的消毒)
微生物污染通常出现再反渗透系统停机期间,以及以地表水、水、海水等为进水水源的反渗透系统中,发生微生物污染时通常还会伴有有机物污染。发生的原因是在预处理过程中未能去除进水中的微生物,其症状是产水量下降,脱盐率降低。发生微生物污染时可按照以下配方进行清洗:

主要污染物质 推荐清洗液 备注

有机物
0.1%氢氧化钠
0.025%十二烷基苯磺酸钠 先用NaOH和十二烷基苯磺
酸钠清洗,pH12
0.1%氢氧化钠 用NaOH清洗,PH12

清洗时按照前述步骤进行清洗。
对于发生严重微生物污染的反渗透系统,仅采用化学清洗并不能完全去除膜表面的生物膜,还需要进行相应的消毒处理,具体操作请参阅《反渗透系统停机期间的管理》,还应注意在消毒过程中绝不能使用会对反渗透膜元件造成损害的杀菌剂和其他化学物质。
计算清洗用水的总体积。这个体积包括清洗箱,压力容器、清洗管道、高压管路和过滤器。压力容器和清洗管道的体积估算见表2、表3、保安过滤器体积由制造商确定。
以一套采用4:2排列,每个压力容器装6个840膜元件的系统为例。公称直径为3英寸的清洗管道长5米,保安过滤器内能储存60升水。照此计算,段清洗需要880升清洗液,第二段清洗至少需要608升清洗液,另外总体积还需要加上系统中所设清洗水箱容积。
然后根据污染物类型选择合适的清洗配方,配置相应的清洗液,再按照清洗导则进行清洗。
附录
表1:膜元件推荐的清洗流量
清洗流量
膜元件直径(in) 每根压力容器的流量GPM(LPM)
2.5 5(19)
4 10(38)
8 40(151)
表2:常用管路的容积率
管路直径(in) 容积率
2 0.16加仑/英尺 2.0升/米
3 0.37加仑/英尺 4.6升/米
4 0.65加仑/英尺 8.1升/米
表3:压力容器的容积
压力容器容积
膜元件尺寸 每支膜元件的容积加仑(升)
2540 0.8(3)
4040 2(8)
8040 6(24)

表4:所需清洗液总体积(不含清洗水箱)
系统总体积估算
体积加仑(升)
段 第二段
压力容器 4×6×6=144(544) 2×6×6=72(272)
清洗管路 200×0.37=74(280) 200×0.37=74(280)
保安过滤器 15(60) 15(60)
总体积 233(880) 161(608)
注意:
1.进行化学清洗时请注意防止化学药剂伤害操作人员,尤其是在使用某些腐蚀性较强的化学药剂时(如清洗硅污染时可能使用含氟药剂),建议在人员指导下进行清洗
2.清洗导则中的计算示例仅供参考。