反滲透系統(tǒng)的污染物分析與清洗

反滲透系統(tǒng)的污染物分析與清洗

0預(yù)處理系統(tǒng)不完善反滲透膜分離技術(shù)是一種新型的高效分離和凈化技術(shù)，其特點(diǎn)是裝置現(xiàn)代化、占地面積小、運(yùn)營成本低、產(chǎn)水水質(zhì)好等。廣泛應(yīng)用于純水、海水淡化和廢水處理等行業(yè)。因?yàn)榉礉B透對進(jìn)水水質(zhì)要求較高，電力行業(yè)用于純水制備通常要求淤泥密度指數(shù)SDI<3，所以反滲透系統(tǒng)之前通常會設(shè)置預(yù)處理系統(tǒng)。然而，由于預(yù)處理系統(tǒng)不完善或運(yùn)行不正常、進(jìn)水水質(zhì)波動、反滲透沖洗不及時等原因，膜元件常發(fā)生不同程度的污染，引起進(jìn)出口壓差增大、產(chǎn)水量減小、脫鹽率下降等問題，影響后續(xù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此，對反滲透系統(tǒng)中產(chǎn)生的污染物進(jìn)行準(zhǔn)確的分析、膜組件定期和有效的清洗，應(yīng)得到更加廣泛的重視。1反滲透膜污染處理膜污染是指進(jìn)水中的顆粒、有機(jī)物、微生物、因濃縮析出的無機(jī)鹽等污染物在膜表面附著與沉積，導(dǎo)致膜通量的下降的過程。常見的反滲透膜污染物包括膠體顆粒、無機(jī)鹽結(jié)垢、有機(jī)物、微生物等。大部分的膠體污染物都被預(yù)處理設(shè)備去除，但仍有部分顆粒透過超濾，并在反滲透膜中形成膠體顆粒，引起反滲透膜的污堵。無機(jī)鹽結(jié)垢也是反滲透膜常見的污染方式，由于反滲透是通過將原水的無機(jī)鹽不斷濃縮實(shí)現(xiàn)水的去離子，若因進(jìn)水電導(dǎo)率過高、阻垢劑投加不當(dāng)、系統(tǒng)回收率過高等原因引起水中朗格利爾指數(shù)LSI>0，則無機(jī)鹽會在膜上沉淀出來。預(yù)處理工藝一般對有機(jī)污染物的去除效果相對較差，有機(jī)物常進(jìn)入反滲透系統(tǒng)形成污染，甚至有由于預(yù)處理過程中作為絮凝劑的聚丙烯酰胺投加過量而導(dǎo)致反滲透膜污染的案例。此外，若預(yù)處理過程中非氧化性、氧化性殺菌劑投加不及時，微生物進(jìn)入反滲透系統(tǒng)，當(dāng)環(huán)境適宜時就可以利用水中可降解的有機(jī)物進(jìn)行繁殖，對反滲透膜造成污堵。常見的反滲透膜組件的清洗方法分為酸洗和堿洗，酸洗一般采用無機(jī)酸（如鹽酸或磷酸等）和有機(jī)酸（如檸檬酸等），能夠有效地去除無機(jī)鹽垢；堿洗一般采用氫氧化鈉配合絡(luò)合劑（如EDTA）和表面復(fù)合劑（如十二烷基硫酸鈉）進(jìn)行清洗，對有機(jī)物和膠體顆粒具有較好的去除效果。因此，針對有機(jī)物污染，一般先用堿性藥液化學(xué)清洗，然后再用酸性藥液進(jìn)行清洗。如能確定膜為油類污染，應(yīng)先用堿性清洗液后用酸性清洗液，避免油類物質(zhì)被固化，增大清洗難度。對于生物污染，通常按先堿后酸的順序清洗；無機(jī)鹽垢則是直接采用酸性清洗。需要注意的是，在酸洗過程中，應(yīng)隨時檢查清洗液pH值變化，當(dāng)在溶解無機(jī)鹽類沉淀消耗酸且pH的增加超過0.5，則應(yīng)向清洗箱內(nèi)補(bǔ)充酸。2反滲透膜組件污堵原因分析反滲透膜清洗過程首先需要評價膜元件的污染程度，一般將系統(tǒng)的產(chǎn)水量、脫鹽率和進(jìn)出水壓差三項(xiàng)指標(biāo)的當(dāng)前運(yùn)行參數(shù)與系統(tǒng)運(yùn)行初期或產(chǎn)品手冊中給出的指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。當(dāng)出現(xiàn)以下情況是需要及時清洗膜元件：產(chǎn)水量降低10%～15%；進(jìn)出水壓差上升約15%；進(jìn)水壓力上升約10%，各段壓差明顯上升；脫鹽率降低10%～15%。本電廠反滲透系統(tǒng)設(shè)計(jì)產(chǎn)水流量17m隨后打開反滲透膜殼的端蓋板，將反滲透一段第一支膜拆卸并靜置稱重，結(jié)果為16.3kg，且能夠觀察到鐵銹類的污染物，如圖1所示。將反滲透二段最后一支膜拆卸并靜置稱重，結(jié)果為14.3kg，其重量要明顯小于一段，且考慮到反滲透膜組件的無機(jī)鹽結(jié)垢一般發(fā)生在二段，因此初步推斷反滲透膜組件污堵主要由鐵污染所引起。對前序工藝進(jìn)行檢查時發(fā)現(xiàn)，反滲透進(jìn)水的原水水箱投運(yùn)以來未做定期的內(nèi)部檢查及清理，將水排出后打開人孔門，能夠觀察到內(nèi)壁和底部有鐵銹等污染物殘留，推測為管道內(nèi)壁沖洗及攜帶引入水箱，并進(jìn)入反滲透設(shè)備從而引起膜組件污堵。3清洗泵循環(huán)維持及清洗方案考慮到污堵的主要原因是鐵污染伴隨少量有機(jī)污染物，結(jié)合反滲透膜使用手冊中提供的污染物清洗藥品及工藝流程，再次對反滲透膜組件進(jìn)行清洗。先用堿洗清除有機(jī)污染物，加入0.1%氫氧化鈉和十二烷基磺酸鈉，配制成pH值約12的清洗液，在低壓力低流量的工況下利用清洗泵將清洗液送入反滲透膜組件中；當(dāng)原水被徹底置換后，將濃水管中的清洗液返回清洗水箱，由此建立循環(huán)并維持30min。循環(huán)完成后停運(yùn)清洗泵，利用清洗液浸泡10h，徹底將污染物溶解。浸泡后利用清洗泵進(jìn)行高流量循環(huán)，徹底沖洗掉已經(jīng)清洗下來的污染物。最后，再利用合格的除鹽水將清洗液沖洗干凈，即完成堿洗。堿洗完成后，利用1.0%亞硫酸氫鈉進(jìn)行鐵污染的清洗。清洗工藝與堿洗相同，其中浸泡時長為4h；隨后利用0.1%檸檬酸進(jìn)行清洗，浸泡時長為3h；最后沖洗干凈完成鐵污染物的清洗。清洗完成后，投入反滲透系統(tǒng)（在相同運(yùn)行工況下），進(jìn)水壓力由清洗前的1.5MPa下降到0.9MPa，達(dá)到較好的清洗效果。清洗前后的反滲透運(yùn)行數(shù)據(jù)詳見表1。4反滲透膜清洗效果通過以上分析，可得出如下結(jié)論：(1）采用氫氧化鈉進(jìn)行有機(jī)污染物堿洗，亞硫酸氫鈉進(jìn)行鐵污染清洗，能夠有效的解決反滲透膜污堵的情況。清洗后，進(jìn)水壓力