反渗透清洗技术论文
反渗透清洗技术论文
反渗透膜法水处理工艺是目前公认为水除盐最有效的技术之一。学习啦小编整理的反渗透清洗技术论文，希望你能从中得到感悟!
反渗透清洗技术论文篇一
反渗透离线清洗技术研究
摘要 本文分析了电厂反渗透系统运行流程及反渗透膜污染的主要原因与污染物种类，介绍了反渗透离线清洗技术原理及清洗方法。
关键词 反渗透;离线清洗;技术
中图分类号TM62 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2011)35-0061-02
0 引言
反渗透膜法水处理工艺是目前公认为水除盐最有效的技术之一。但是由于反渗透膜在正常运行过程中不可避免地会被无机盐垢、胶体、微生物、金属氧化物等污染。这些物质沉积在膜表面上，将会引起反渗透装置出力下降或脱盐力下降。因此为了恢复良好的透水和除盐性能，需要对膜进行化学清洗。通过离线清洗技术，可基本恢复滤元通量，显著降低过滤器进、出口压差，延长滤元的使用寿命，对提高反渗透系统的工作效率具有重要现实意义。
1 反渗透系统流程与运行情况
根据电厂锅炉生产工艺中对进水水质的控制要求，设计反渗透系统运行流程为：机组循环水排水或水库水(深井水)→生水池→生水泵→机械搅拌澄清池→无阀滤池→清水箱→清水泵→PCF过滤器→超滤组件→超滤水箱→超滤出水输送泵→反渗透保安过滤器→高压泵→反渗透组件→淡水箱→淡水泵→二级除盐系统。从反渗透系统工艺流程来看，反渗透膜的进水虽然经过了复杂的前置系统处理，但是仍有较多的杂质，比如少量的悬浮物、胶体、微生物和各种金属氧化物等，这些物质如果沉积在膜表面，膜表面流体中溶质(截留物质)浓度不断增加，逐渐高于主体流体的浓度，产生浓差极化现象，致使浓度边界层的过滤阻力增加，就会堵塞膜的透水通道，膜通量下降，从而大大降低系统出力。
2 膜污染的主要原因与污染物种类
一般认为有3种情况可使膜性能下降：一是膜本身的化学变化，包括膜的水解、游离氯等的氧化以及强酸强碱的作用;二是膜本身的物理变化，包括压密、反压力作用使膜被破坏;三是膜受污染，这主要包括结垢物、微生物、胶体、悬浮物、有机物等在膜面及内部污染堵塞。这3种情况都可使膜性能下降，并造成进水压力升高、产水量下降、脱盐率下降。
膜污染常见的污染物种类主要有以下几种：
1)胶体污堵
在地下水和地表水中，总含有铁铝胶体、硅胶体、有机质胶体及预处理时加入的混凝剂、助凝剂、阻垢剂等形成的胶体，在膜表面都可能沉积这些物质，从而形成胶体污堵，降低系统产水量，脱盐率下降。
2)生物污堵
由于单一的杀菌剂不能全部杀死水中的各种细菌微生物，系统设在死角区或停用时间过长造成细菌微生物生长繁殖，粘附在膜表面形成生物粘膜，使系统运行压差升高，产水量下降，脱盐率先是略有上升，然后降低。
3)化学结垢
化水结垢往往是被浓缩盐水中过量的溶解盐沉淀而结垢。表现为原段压降升高，脱盐率下降，出力降低。
4)颗粒堵塞
由于系统投运时冲洗不彻底，保安过滤器缺陷致使泥、细砂等腐蚀碎片通过，从而导致运行压差高，使膜边上的膜片脱落堵在下一个膜的前端，造成压降升高、出力减小。
3 反渗透膜的离线清洗技术
3.1 清洗技术原理
离线清洗是单独拆出运行系统中的渗透膜，利用专业清洗装置对渗透膜进行清洗。通过物理和化学的共同作用达到清除污垢、恢复膜元件性能的目的。其系统组成包括：清洗配液罐(按清洗药剂的酸碱性分为碱性液和酸性液，罐内可以安装加热盘管)、清洗泵、过滤器、原水泵、RO泵(高压泵)、RO膜组(压力容器)、压力表、温度计、pH计、流量计、阀门、管道以及控制仪表等。离线清洗可以充分发挥清洗装置的优势，先对膜元件性能参数进行测试，然后针对污垢特点使用不同的清洗药剂反复、交替进行清洗。化学药剂的使用针对性强、除垢率高，不会对膜元件造成伤害。因此，一般对于污染较轻或初次清洗的系统适合采用在线清洗方式进行恢复。如果在线清洗很难恢复正常运行状态，再采用离线方式进行彻底清洗。
3.2 清洗条件
为了保证反渗透系统的正常运行，延长反渗透膜元件的寿命，按照反渗透的设计要求，在达到以下条件时应尽早实施清洗：
1)一运转(流量)条件下，各段的压差达到运转初期压差的1.5倍;
2)段的压差达到各个反渗透元件的规格表记载的允许值;
3)准运转条件(相同压力、温度、回收率、浓度)下的产水量减少到初期的90%。
3.3 清洗药剂
膜清洗剂的使用要求不但要将污染物从膜上去除，同时必须在去除污染物的同时要保证膜不受伤害，或最小程度的受伤害。因此，离线清洗药剂的选择要充分考虑到系统的预处理工艺、进水水质、系统运行状况、系统正在使用的化学品以及膜元件的材质特性即耐受酸、碱、氧化剂、温度、外力冲击的能力等诸多因素。根据上述所述，通常污染类型虽然可以简单地划分为无机盐污染、金属氧化物污染、胶体污染、系统短路引起的颗粒污染，但是实际例子中通常需要相当的现场经验才可以准确判断污染的类型。然后，根据污染类型针对性的选择清洗剂，如TS-883是种高pH的药剂，用于去除有机物、污泥、胶体以及其它附着于膜表面的颗粒;TS-882是种低pH药剂，用于去除金属氢氧化物、碳酸钙和其它类的结垢; TS-881是种广谱的生物抑制剂，在低药量下可以快速的起到杀菌作用。同时，通常情况下各种污染都是相伴而生的，这些药剂的协同使用可以最大程度恢复膜元件性能，同时保证膜元件不受伤害。
3.4 清洗步骤
1)用性能优良的备用膜元件替换系统上的待清洗膜元件，以保证系统不停止运行;2)测试膜元件性能。每一支膜元件单独测试其各项性能指标，包括：脱盐量、产水量、压差、重量等，并作好测试前纪录。通过对元件物理检测和性能分析，判断元件污染类型，并确定出最有效的清洗方案对单支膜元件进行清洗;3)用反渗透产品水配制清洗液，准确称量并混合均匀，检测清洗液的pH值、药剂含量、温度等是否符合要求;4)对单支膜元件进行试清洗，然后对超滤装置的所有超滤膜元件(4组，每组10支)均进行离线单支清洗。所用清洗剂为KY410、KY420、KY430、KY440药剂及部分盐酸等辅助药剂。将加热的药液经泵注入渗透膜，泵的流量10m3/h~15m3/h，扬程20m~30m，泵扬程的选择要符合要求，不要超高。刚清洗时一桶药液不要循环到药箱，要求直接排放至废液回收装置，里面含有大量的污染物，会直接影响药液的效果，导致清洗不佳。之后没有大量污染的时候药液直接回到原药液罐，进行循环清洗。清洗时要全量打开浓水排放阀门尽量降低压力，关闭产水阀，以免药液流入纯水箱。
参考文献
[1]郝丹宇.反渗透膜的清洗[J].工业水处理，2002(11).
反渗透清洗技术论文篇二
反渗透膜的化学清洗
摘 要: 通过对反渗透膜不同污垢的分析，提出了针对性的清洗方案，详细介绍了常规污染物清洗方法、清洗药剂配方及特殊污染物的清洗方法。
关键词: 反渗透膜结垢;化学清洗;
中图分类号：F407.7 文献标识码：A 文章编号：
反渗透是采用膜分离的水处理技术。随着膜科学研究和制造工艺的进步，反渗透水处理技术得到了迅速的发展。反渗透技术基本上属于物理方法，它借助物理化学过程，在诸多方面具有传统的水处理方法所没有的优点，例如：室温下使用、能耗低、占地少和运行维护工作量极少等。
反渗透膜表面在运行中由于给水带入的物质的污染而产生污垢，例如金属氧化物的水合物、钙的沉淀物、有机物和微生物。这些物质在适当的操作条件下可借助化学药剂的清洗而有效地去除，称为膜的化学清洗。
一、反渗透膜结垢的原因
㈠ 预处理方式不当;
㈡ 预处理运行不当;
㈢ 给水系统(管道、泵、阀门等)材料选择不当;
㈣ 加药系统不正常;
㈤ 停机后冲洗不当;
㈥ 操作控制(如回收率、产品水通量、给水流速等)不当;
㈦ 长期运行中积累的钙、硅等沉淀物;
㈧ 反渗透给水的水源改变;
㈨ 给水水源的生物污染。
二、反渗透膜需要进行清洗的标志
膜表面污垢导致产品水流量减少，膜的脱盐率下降，给水/浓水的压力差增加。
经过标准化后的运行参数：(产品水流量下降10%，脱盐率下降5%，给水、浓水压差增加15%需进行化学清洗)其基准是参比新膜最初始运行24―28h内的运行性能。如预处理合理、运行正常，则一般半年至一年清洗一次，如小于3个月就需要清洗，则应研究改进预处理方式。
污垢种类的判别
复合膜的清洗，由于其对PH值和温度的高度稳定性，只要选择清洗工艺得当，就可以达到较好的清洗效果。如果未及时清洗，拖延太久，就很难清洗干净。有效的清洗是依据污垢的性质选择清洗化学药品，错误选择药品将使污垢恶化，因而清洗前可根据下列几个方面弄清污垢种类：
㈠ 给水化学分析成分;
㈡ 以前清洗的检查结果;
㈢ SDI测定的过滤膜上的污染物分析;
㈣ 保安过滤器上沉积物分析;
㈤ 检查给水管道内表面，打开压力容器端盖，观察膜元件进水端污垢的外状(如红棕色可能是铁污垢，生物污垢活有机物通常为黏性胶状物)。
化学清洗工艺要点
必须按照选择的配方和规定的温度进行;
清洗流速：对于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。压力容器的压力必须是达到上述流量的最小压力，但通过任何压力容器的压降不得超过60psi。
膜元件的清洗可以用阴离子表面活性剂，避免使用阳离子表面活性剂，因其可能产生不可逆转的污堵。
可以并联清洗，也可以分段清洗，分段清洗的目的是：
㈠ 不致使第一段流速过低，不致使最后一段流速太高。
㈡ 不致使第一段沉积物带至下一段。
配置溶液使用的水源必须为反渗透产品水。
清洗设备及系统
㈠ 清洗溶液可能为酸性或碱性，即PH=1―12，因此清洗系统必须是防腐材料，溶液箱设有加温，故应考虑耐温(45℃)，不应低于15℃，以防止化学药剂在低温下沉淀，一般可用碳钢衬胶、环氧玻璃钢或聚丙烯材料。清洗箱应设有盖子，盖上有人孔以便加药。
㈡ 清洗溶液箱体积大致为每次清洗时第一段压力容器的容积加上清洗(进出溶液)循环管路的容积。
清洗流量：对于8in膜元件，流速最大采用9.1m3/h，流量乘以第一段最高的压力容器排列个数，考虑到污垢严重的可能性，应乘以1.5倍的系数。
清洗过程及步骤
㈠ 清洗系统的准备
停下待清洗的反渗透系统，关闭高压泵出口截止阀和电动阀，开浓水排放阀和调节阀，关闭产品水手动阀。打开产水清洗回流阀。上述阀门不能有内漏现象。
将除盐水注至清洗水箱1/2液位，打开清洗泵进口阀，启动清洗水泵，开启清洗水泵出口回流阀门，打开清洗保安过滤器进口阀和出口阀，此时可打开保安过滤器上的空气阀排放系统中的空气，直至水流出为止，即可准备清洗。
㈡ 配置清洗液
⑴ 将药品加入清洗水箱，加除盐水至2/3液位，用清洗水泵混合一遍清洗液，预热清洗液时应用低流量(理论清洗水量的一半)。
⑵ 尽可能低的清洗液压力置换元件内的原水，其压力仅需达到足以补充进水至浓水的压力损失即可，即压力必须低到不会产生明显的渗透产水。低压置换操作能够最大限度的减低污垢再次沉淀到膜表面，视情况而定，排放部分浓水以防止清洗液的稀释。
⑶ 浓水管路中就应该出现清洗液，让清洗液循环回清洗水箱并保证清洗液温度恒定。
停止清洗泵的运行，让膜元件完全浸泡在清洗液中。一般元件浸泡1小时足够了，但对于顽固的污染物，需要延长浸泡时间，如浸泡10―15小时或过夜。为了维持浸泡过程的温度，可采用很低的循环流量(理论清洗流量的10%)。
⑷ 进行大流量循环，循环时间为30―60分钟。大流量能冲掉被清洗液清洗下来的污染物。大流量的条件下，将出现过高压降的问题，单元件最大允许的压降为1bar(15psi)，对多元件压力容器最大允许压降为3.5bar(50psi),以先超出为限。
⑸ 预处理的合格产水可以用于冲洗系统内的清洗液，除非存在腐蚀问题(例如，静止的海水将腐蚀不锈钢管道)。为了防止沉淀，最低冲洗温度为20℃。
注：在酸洗过程中，应随时检查清洗液 pH值变化，当在溶解无机盐类沉淀消耗掉酸时，如果 pH的增加超过 0.5 个 pH值单位，就应该向清洗箱内补充酸，酸性清洗液的总循环时间不应超过 20 分钟，超过这一时间后，清洗液可能会被清洗下来的无机盐所饱和，而污染物就会再次沉积在膜表面，此时应用合格预处理产水将膜系统及清洗系统内的第一遍清洗液排放掉，重新配置清洗液进行第二遍酸性清洗操作。
清洗药剂配方
八、清洗药剂的性能和作用
反渗透膜上的污染物主要有：悬浮颗粒、胶体颗粒(包括有机物和无机物)、难容盐垢(有碳酸钙，钙、锶、钡的硫酸盐)、金属氧化物、二氧化硅、有机物、微生物等。所采用的化学清洗药剂有酸、碱、有机络合剂以及表面分散剂等。化学药品在清洗中的作用如下：
㈠ 盐酸
盐酸是一种价格便宜，易于去的的无机强酸，盐酸能溶解碳酸盐水垢、多数金属氧化物。
㈡ 磷酸
磷酸是中等酸性的无机酸，由于分级电离，故酸性较盐酸弱，常用浓度0.5%。对碳酸钙和金属氧化物都有容积作用。
㈢ 氨基磺酸
氨基磺酸也是次于盐酸、磷酸的有机强酸，其1%水溶液的PH值为1.18。不挥发、不吸湿、无味无毒、不燃的白色晶体。
㈣ 柠檬酸
柠檬酸为无色透明晶体，1%水溶液的PH值为2.3。柠檬酸可溶解金属氧化物，其原理不是依靠氢离子去溶解，而是柠檬酸能够络合金属离子，把氧化物去除。
㈤ 碱液
碱液清洗主要是为了去除微生物、有机物和硅垢对膜的污染。碱液主要采用氢氧化钠(0.1%)的水溶液，其PH值约为12。
㈥ 硫代硫酸钠
硫代硫酸钠用于清洗金属氧化物，属于还原性溶解，采用浓度1%。
㈦ 表面活性剂
表面活性剂是能分散在溶液中的有机化合物，可使溶液的表面张力降低，引起正吸附，这样可使溶液表面容质大于溶液内部容质分子的浓度。十二烷硫酸钠是膜清洗中最主要的表面活性剂，加入量为0.1%。
九、特殊污染物的清洗
㈠ 硫酸垢的清洗
硫酸盐垢的污染是非常难以清洗的一类膜污染物，如果硫酸盐类垢不能在早期发现，膜系统性能能够清洗恢复的可能性极低，最有可能是将出现产水量的下降并难以恢复。其清洗系统配置、pH和温度范围及建议清洗流量值完全相同。
清洗药品：0.1%NaOH;1.0% Na4-EDTA(pH12，温度 30ºC)
㈡ 有机物的清洗
针对存在有机物如腐植酸和富里酸、阻垢剂或油等污染膜系统的清洗，清洗过程，系统配置、pH和温度范围及建议清洗流量值完全相同。
清洗药品：
先用 0.1% NaOH，pH12，最高温度 30oC进行清洗，
再用 0.2% HCl，pH2，最高温度 45oC进行清洗。
参考文献
[1]张葆宗，李明，张松建等.反渗透水处理应用技术 [M].中国电力出版社，2004.
[2]DOW反渗透和纳滤膜元件产品与技术手册[C]，2011.
[3]卞卫华.膜技术在电厂水处理中的应用[J].能源工程,2005.
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