反滲透裝置運行管理中若干問題的探討

反滲透裝置運行管理中若干問題的探討摘要：近幾年來，隨著超純水在微電子、電力、生物工程、基本粒子研究等尖端工業(yè)的廣泛應用，為使超純水系統(tǒng)長期穩(wěn)定地運行，關(guān)鍵在于反滲透裝置的運行管理。本文從幾個方面詳細論述了用反滲透裝置制造工業(yè)超純水時，應注意的問題。關(guān)鍵字：反滲透裝置超純水反滲透膜脫水率產(chǎn)水率純水及超純純水是目前微微電子、電力力（包括核電電）、生物工工程、基本粒粒子研究等尖尖端工業(yè)和科科學研究中不不可缺少的基基礎(chǔ)材料之一一。目前工業(yè)業(yè)化制造超純純水的典型工工藝流程是反反滲透與離子子交換技術(shù)相相結(jié)合。由于于反滲透工程程不僅對陰陽陽離子具有90％以上的脫脫除率，而且且具有99％的除菌和和熱源能力，同同時對中性的的二氧化硅和和分子量300以上的微量量有機物具有有較高的脫除除率。從而使使離子交換床床的再生周期期延長約10倍，廢水排排放量是全離離子法的1／10左右，尤其其重要的是使使隨后的混合合床出水的電電阻率長期穩(wěn)穩(wěn)定在17-188MΩ-cm（25℃）。因此，近近幾年來，此此項技術(shù)日趨趨成熟，我國國已具有許多多專業(yè)生產(chǎn)反反滲透設備廠廠家，可為電電力、治金、輕輕工、汽車、半半導體、化工工、制藥、食食品、醫(yī)療衛(wèi)衛(wèi)生等行業(yè)提提供高品質(zhì)的的純水。超純純水系統(tǒng)長期期穩(wěn)定地運行行的關(guān)鍵是反反滲透裝置的的運行管理。本本文就這一問問題作一綜合合性的討論，供供有關(guān)人員參參考。要使反滲透透裝置得到長長期穩(wěn)定的性性能，除了選選用組件和系系統(tǒng)工藝設計計合理以外，良良好的運行管管理是一個非非常重要的因因素，運行管管理認真、仔仔細、嚴格可可延長反滲透透膜元件的使使用壽命，反反之要使反滲滲透裝置達到到設計指標也也是困難的，因因此，在長期期運行管理中中應著重注意意如下問題。1嚴格控控制運行條件件根據(jù)用戶原原水分析報告告，為了滿足足對脫鹽率、產(chǎn)產(chǎn)水率、回收收率、壽命等等要求，選擇擇合適的組件件進行設計，組組裝反滲透裝裝置。操作壓壓力、回收率率（或濃水排排放量）、進進水的SDI（污染指數(shù)數(shù)）、PH、余氯和溫溫度是反滲透透裝置的主要要運行控制參參數(shù)；脫鹽率率、產(chǎn)水量和和裝置的壓力力降是三個主主要監(jiān)視性能能參數(shù)。操作作管理人員必必須嚴格遵守守，絕不能隨隨意改變操作作條件。特別別要防止提高高回收率來增增加產(chǎn)水量，導導致反滲透膜膜面產(chǎn)生結(jié)垢垢；要防止在在SDI值超標的情情況下繼續(xù)運運行，導致反反滲透膜的堵堵塞；要防止止在允許最大大壓差以上繼繼續(xù)工作而造造成膜元件的的破壞性損壞壞。2防止碳酸鈣鈣、硫酸鈣和和二氧化硅的的沉淀在超純水制制造系統(tǒng)中，原原水往往是苦苦咸水或城市市自來水，而而CaCO3、CaSO4、SIO2是反滲透膜膜面形成水垢垢的三種主要要物質(zhì)。在工工程中，往往往在保安過濾濾器前注入酸酸，降低pH值來防止CaCO3的沉淀，對對醋纖膜講，調(diào)調(diào)節(jié)進水PH值的另一個個重要作用是是降低膜的水水解速度；注注入SHMP或FLOCOON－100絡合劑來防防止CaSO4的沉淀；或或者在預處理理系統(tǒng)中設置置軟化器來同同時防止CaCO3和CaSO4的沉淀；SiO2的沉淀一般般通過提高進進水溫度或降降低回收率來來防止；但由由于原水中的的各種離子是是隨季節(jié)的變變化而變化，特特別在工廠改改變水源后，變變化則更大，因因此，己投入入運行的反滲滲透系統(tǒng)，對對進水和排放放水每季度進進行一次全面面分析，通過過計算LSI指數(shù)，硫酸酸鈣濃度積來來預測反滲透透膜面是否產(chǎn)產(chǎn)生碳酸鈣、硫硫酸鈣的沉淀淀是十分必要要的。當反滲滲透濃水的LSI＜0，濃度積＜10×100-5時，將不不會產(chǎn)生碳酸酸鈣、硫酸鈣鈣的沉淀。對對于SiO2沉淀，同反反滲透裝置的的進水溫度密密切有關(guān)，濃濃水中的二氧氧化硅濃度，25℃時不能超過100mgg/l，5℃時則不能超超過25mg//l。因此，當當預處理系統(tǒng)統(tǒng)中無加熱設設備時，在冬冬季要十分注注意二氧化硅硅沉淀物對膜膜元件的污染染問題，嚴格格控制濃水中中的二氧化硅硅含量，其值值不能超過在在該溫度下的的溶解度。值值得一提的是是SHMP在四小時以以后將失效，因因此，如反滲滲透裝置停運運4h以上時，應應低壓運行10min，將反滲透透裝置中的濃濃水置換掉。3防止膠膠體對反滲透透膜的污染由于反滲透透膜對膠體具具有非常高的的去除效果。從從而使反滲透透裝置中膜面面的膠體濃度度，沿水流方方向不斷提高高，當回收率率75％時，裝置置中最后一級級膜元件水中中的膠體濃度度大約是第一一級的四倍。膠膠體在膜面的的沉淀主要取取決于二個因因素，即膠體體的濃度和凝凝聚速率常數(shù)數(shù)。膠體的濃濃度可以用污污染指數(shù)（SDI值）測量，而而速率常數(shù)與與2ETA電位有關(guān)。人人們在長期實實踐中，已經(jīng)經(jīng)找到了為防防止膜被膠體體的污染而需需要控制的SDI值，就卷式式裝置來說，SDI值要控制在4以下或MF值小于150S。中空裝置置，SDI值應控制在3或4以下，這樣樣可使膠體污污染程度降到到反滲透裝置置可以正常運運行的地步。值值得一提的是是當進水的2ETA電位大于負30毫伏時，反反滲透進水的的SDI值可以提高高。如中空纖纖維組件可以以從SDI＜3提高到SDI＞5。一般講，膠膠體污染多半半存在于以地地表水為水源源的系統(tǒng)中，由由于膠體的種種類及真濃度度將隨季節(jié)的的變化而變化化，盡管預處處理設備選用用時考慮了這這種變化，但但由于波動太太大，往往原原有預處理系系統(tǒng)不適應，從從而導致SDI值經(jīng)常超標標。因此，SDI值的監(jiān)測在在反滲透運行行管理中就顯顯得尤為重要要。操作人員員應該通過日日常小試驗來來確定實際運運行中化學藥藥劑的最佳注注入量，同時時要防止注入入藥劑過量而而產(chǎn)生新的膠膠體污染。4防止微生物物對膜的侵蝕蝕和污染目前商品化化的反滲透膜膜材料主要有有醋酸纖維和和聚酰胺二大大類，而醋酸酸纖維素膜裝裝置是目前超超純水制造系系統(tǒng)中常用且且經(jīng)濟的反滲滲透裝置。但但真最大的缺缺點之一就是是抗微生物的的侵蝕能力較較差。聚酰胺胺類膜盡管能能抗微生物侵侵蝕，但污染染問題仍然存存在。大量微微生物在膜、組組件內(nèi)的大量量繁殖，將造造成三方面的的不良后果，第第一是微生物物要吞食反滲滲透膜，脫鹽鹽層被侵蝕而而使脫鹽率下下降（僅對CA膜）；第二二是微生物的的大量繁殖和和代謝，產(chǎn)生生大量的膠體體物質(zhì)，致使使膜被堵塞造造成通水量下下降；第三將將造成產(chǎn)水中中細菌總數(shù)的的增加，這一一點特別對超超純水系統(tǒng)的的可靠長期運運行是十分不不利的，大量量的細菌進人人后面的離子子交換設備，將將造成最終超超純水的電阻阻率逐漸下降降，TOC，細菌總數(shù)數(shù)和微顆粒總總數(shù)也隨之增增大。因此，微微生物對膜的的侵蝕和污染染不僅直接影影響反滲透裝裝置的性能，而而且對整個超超純水系統(tǒng)的的長期性能也也影響極大，必必須引起高度度重視造成微微生物在組件件內(nèi)的大量繁繁殖有二方面面的原因，其其一進水的余余氯值控制得得偏低（對CA膜）；另外外是反滲透裝裝置的容量選選擇過大而導導致運行率太太低。實踐證證明，醋酸纖纖維素膜，在在其進水中能能維持0.2－0.5mg／l的余氯，就就可防止微生生物的繁殖。定定期地分析進進水、濃水中中的細菌總數(shù)數(shù)可以判斷反反滲透裝置內(nèi)內(nèi)部是否有微微生物大量繁繁殖。如果進進水中含有大大量微生物，往往往會出現(xiàn)SDI值達不到指指標的現(xiàn)象。5防止膜膜的水解和氧氧化在長期運行行管理中，注注意控制醋酸酸纖維素膜的的水解速度是是十分重要的的。水解速度度與進水的PH值和溫度密密切有關(guān)，在在較低或較高高的pH值下都會造造成較快的水水解速度，真真水解速度最最低的pH值范圍是4-6。同時，水水解速度隨進進水溫度的升升高而加快。因因此，在實際際管理中，除除了正常的pH檢測以外，還還必須對PH測量、顯示示儀表定期地地進行校正，防防止PH值失控而加加快膜的水解解。從而延長長膜的使用壽壽命，而聚酰酰胺類膜的突突出問題是防防止其被氧化化。進水余氯氯值和強氧化化均對其造成成不利的影響響，必須嚴格格控制，美國國ESPA1型中空纖維維膜，進水余余氯值必須小小于0.01mmg／l。值得一提提的是南方許許多城市自來來水的余氯值值隨時間變化化很大，特別別在夏季余氯氯值往往高達達數(shù)+mg／l，這時，對CA膜可以將原原次氯酸鈉改改成亞硫酸鈉鈉，對聚酰胺胺膜，可以采采用過量的亞亞硫酸鈉去余余氯，從而防防止膜的氧化化。6防止金金屬氧化物對對膜的污染原水中溶解解性的金屬鹽鹽，在反滲透透裝置中可能能會產(chǎn)生沉淀淀而污染膜。最最常見的有氫氫氧化鐵、氫氫氧化鋁和氧氧化錳。氫氧氧化鐵產(chǎn)生的的原因有：（1）二價鐵的的氧化；（2）預處理系系統(tǒng)管閥件和和設備的腐蝕蝕；（3）調(diào)節(jié)pH用酸中的含含鐵量超標。表1

反滲透透進水鐵離子子的控制值氧含量（mg//l)pH值Fe++控制值值（mg/l）＜0.5＜640.5-56-70.55-10＞70.05為了防止鐵鐵的污染，首首先必須控制制進水中鐵的的濃度，而該該值與進水中中的含氧量和和PH值密切有關(guān)關(guān)（表1）。目前，工工程中除鐵的的方法是氧化化--過濾法，即即首先用次氯氯酸鈉氧化，隨隨后經(jīng)雙層過過濾器將其除除掉。軟化器器具有除鐵功功能，但如果果原水中鐵含含量大于1mg/l，樹脂同樣樣受到鐵的污污染。鋁對膜膜的污染是由由于氫氧化鋁鋁沉淀而導致致的，氫氧化化鋁沉淀物通通常以膠體形形式存在，鋁鋁離子是一種種兩性離子（鋁鋁能和酸或堿堿反應）并在在6.5－6.7的pH范圍內(nèi)具有有最小的溶解解度，如果鋁鋁凝聚過程在在太高或太低低的PH值下進行，鋁鋁離子將進入入反滲透裝置置中造成膜的的污染，因此此對于采用鋁鋁鹽為聚凝劑劑的預處理系系統(tǒng)，其PH值最好控制制在6.5－6.7，使鋁的溶溶解度達到最最小，并且定定期監(jiān)測經(jīng)預預處理過的水水中的鋁含量量，控制在0.05mmg／L以下。7反滲透透膜的清洗反滲透裝置盡管管采用了合理理的預處理系系統(tǒng)，和良好好的運行管理理，它只能使使反滲透膜的的污染程度降降到最低限度度，要完全消消除膜的污染染是不可能的的。因此，反反滲透裝置在在正常運行一一段時間之后后，將受到各各種微量有機機物、無機物物的污染。當當膜受到污染染后，往往會會出現(xiàn)反滲透透裝置的產(chǎn)水水量、脫鹽率率和裝置進出出口壓力降增增大等明顯征征狀。當裝置置的產(chǎn)水量下下降10％（在同溫溫度和壓力下下），鹽透過過量增加一倍倍，壓降增加加一倍，這三三種現(xiàn)象出現(xiàn)現(xiàn)其中一個時時，進行化學學清洗是必要要的。同時當當反滲透裝置置需要長期停停用而進行保保護之前，也也需要進行化化學清洗。值值得注意的是是，如果進水水溫度降低也也會導致產(chǎn)水水量下降，這這是正常的，并并不表明膜被被污染，預處處理、高壓等等方面產(chǎn)生故故障也會導致致進水壓力、進進水流量、產(chǎn)產(chǎn)水流量和脫脫鹽率的下降降?；瘜W清洗洗時，首先是是要判斷污染染物的種類，然然后根據(jù)膜的的特性選擇合合適的清洗配配方和清洗工工藝（表2）。要注意意控制清洗液液的PH值、溫度和和每根組件的的進入流量，清清洗效果可以以通過比較清清洗前后裝置置的脫鹽率、產(chǎn)產(chǎn)水量和壓力力降等性能來來確認，除了了周期性的化化學清洗之外外，每次停車車之后，用預預處理水或反反滲透水進行行低壓大流量量沖洗，這對對于降低膜污污染的速度，延延長化學清洗洗的周期和膜膜的使用壽命命是有效的。表2

反滲透透膜常規(guī)清洗洗配方序號污染物清洗液配方清洗工藝1氫氧化鐵檸檬酸2%TRRITONXX-1000.1%RO水97.99%使用膜組件允許許的最高溫度度和流速，循循環(huán)清洗時間間45分，用氨水水將pH調(diào)節(jié)至32

三聚磷酸鈉2%%TRITOONX-10000.11%39%%的EDTA鈉2%RO水

95..9%溫度、流速、時時間同上；用用H2SO4調(diào)節(jié)pH至7.5；配方中加加入0.5%的甲醛已滅滅菌3鐵鋁錳氧化物檸檬酸2%

39%的EDTA鈉2%ROO水96%溫度、流速、時時間同上用氨水調(diào)節(jié)pH至44碳酸鈣反滲透水用鹽酸或檸檬酸酸調(diào)節(jié)PH至4.05SiO2二氟化銨2%

RO

水

98%%組件允許的最高高溫度、流速速、清洗時間間45分鐘8RO系系統(tǒng)控制自動動化由于微機技技術(shù)的不斷發(fā)發(fā)展，自動化化控制技術(shù)日日見成效，RO系統(tǒng)控制己己經(jīng)完全自動動化。8.1整整套系統(tǒng)采用用可編程控制制器控制控制系統(tǒng)具具有集成功能能，實時特性性，因此可以以滿足流程控控制需要，亦亦可增加彩色色觸摸屏CRT顯示器終端端與可編程控控制器（PLC）配合，可可實現(xiàn)流程動動態(tài)顯示，數(shù)數(shù)據(jù)和流程自自動顯示，輕輕觸操作，數(shù)數(shù)據(jù)表格顯示示，定時、即即時打印，并并能通過串行行口和辦公室室計算機聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)。該自動控控制系統(tǒng)采用用程序控制自動開開機，壓力、流流量、電導、水水箱液位等數(shù)數(shù)據(jù)采集，故故障判斷報警警及自動故障障處理。8.2信信息參數(shù)所有制水流流程中的流量量、壓力、電電導率等都在在管道中在線線設置傳感元元件現(xiàn)場監(jiān)測測。8.3檢檢測儀表及控控制保護反滲透產(chǎn)水水管路均安裝裝了一臺連續(xù)續(xù)檢測的電導導儀，以監(jiān)測測反滲透裝置置運行性能及及產(chǎn)水電導率率。在反滲透的的濃水管路上上設置了一臺臺快關(guān)的電磁磁閥。開機時時，電磁閥處處于全開狀態(tài)態(tài)，這時可對對反滲透膜進進行低壓沖洗洗，沖洗一段段時間后電磁磁閥關(guān)閉，反反滲透設備正正常產(chǎn)水，這這樣還可避免免由于高壓泵