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水处理反渗透膜和纳滤系统的化学清洗

  • 分类:新闻动态
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  • 来源:
  • 发布时间:2022-11-02
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【概要描述】

水处理反渗透膜和纳滤系统的化学清洗

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01

化学清洗的标准

 发生以下情况时,物理冲洗已经不能使反渗透膜的性能恢复,这时就需要进行化学清洗。

     ① 标准化条件下的产水量下降10 – 15 %;

    ② 进水和浓水之间的系统压差升高到初始值的1.5倍;

     ③ 产水水质下降10-15%。

 

02

化学清洗的频率

       当膜元件发生了轻度污染时,就应及时清洗膜元件。重度污染会因化学药剂不易深入渗透至污染层,且污染物也不易被冲出膜外等因素而影响清洗效果。如果膜元件的性能降低至正常值的30-50%,很难清洗恢复到膜系统初始性能。

       膜的清洗周期根据现场实际污染情况而定。正常的清洗周期是每3-12个月一次。如果在1个月内清洗一次以上,需要改善预处理例如追加投资或重新设计膜系统;如果清洗周期在1-3个月一次,应侧重于调整和优化现有系统的运行参数。即使系统长期没有发生污染,为了能够更好的保证系统正常运行,一般可考虑每6个月进行1次化学清洗。

       当预处理工艺中采用了无机絮凝剂,经常会有反应不完全的无机盐没有形成可过滤掉的絮凝体。用户应确保没有过量的絮凝剂进入到膜系统中。过量的絮凝剂能通过SDI测试装置测定出来,例如SDI膜片上的铁为3μg/片,任何时候不应超过5μg/片。

       除了采用浊度和SDI测定之外,颗粒计数器也可以精确衡量RO/NF进水是否合格。粒径大于2μm的颗粒物应<100个/ml。

 

03

清洗药剂的选择

     污染物的种类以及发生污染时系统运行的变化列在下表中。

 

04

常规清洗液介绍

1 溶液12.0%(W)柠檬酸(C6H8O7)的低pH清洗液。对于去除无机盐垢(如碳酸钙垢、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶垢等),金属氧化物或氢氧化物(铁、锰、铜、镍、锌等),及无机胶体十分有效。市售柠檬酸为粉末固体。
2溶液22.0(W)%STPP(三聚磷酸钠Na5P3O10)和0.8%(W)的Na-EDTA混合的高pH(pH值为10)洗液。它专用于去除硫酸钙垢和轻微至中等程度的天然有机污染物。STPP具有无机螯合剂和洗涤剂的功用。Na-EDTA是一个具有螯合性的有机螯合清洗剂,可有效去除二价和三价阳离子和金属离子。市售STPP和Na-EDTA均为粉末固体。
3溶液32.0(W)%STPP(三聚磷酸钠Na5P3O10)和0.25%(W)的Na-DDBS[十二烷基苯磺酸钠,C6H5(CH2)12-SO3Na]混合的pH值为10的溶液。该清洗液用于去除重度的天然有机物(NOM)污染。STPP具有无机螯合剂和洗涤剂的功用,Na-DDBS则为阴离子洗涤剂。
4溶液4:0.5%(W)盐酸低pH清洗液(pH为2.5),主要用于去除无机物垢(如碳酸钙垢、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶垢等),金属氧化物/氢氧化物(铁、锰、铜、镍、铝等),及无机胶体。这种清洗液比溶液1要强烈,盐酸是强酸溶液,配制时需遵守相关注意事项。
5溶液5:1.0%(W)连二亚硫酸钠(Na2S2O4)低pH清洗液(pH=4-6)。它用于去除金属氧化物和氢氧化物,且可一定程度地去除硫酸钙、硫酸钡和硫酸锶垢。连二亚硫酸钠是强还原剂,本溶液有强烈气味需合适通风环境。连二亚硫酸钠为粉末固体。
6 溶液6: 0.1%氢氧化钠和0.03%(W)SDS(十二烷基硫酸钠)高pH混合液(pH为11.5)。它用于去除天然有机污染物、无机/有机胶体混合污染物和微生物(菌素、藻类、霉菌、真菌)污染。SDS是会产生一些泡沫的阴离子表面活性剂型的洗涤剂。请注意采用此清洗液时不能超过表2中的最高pH值与温度极限
7溶液7: 0.1%(W)氢氧化钠高pH清洗液(pH为11.5)。用于去除聚合硅垢,这是一种较为强烈的碱性洗液。请注意采用此清洗液时不能超过表2中的最高pH值与温度极限。

 

配制药剂时请遵守相关药液的注意事项,做好必要的防护措施

       药品清洗时pH值的范围受到清洗液水温的限制。表1给出了在不同温度下清洗不同膜元件时的pH值的限定范围。超出这一范围可能会造成膜元件不可恢复的损坏。

          ( 表2:清洗液pH值和清洗水温的关系)

       在清洗过程中,污染物会消耗清洗药品,pH值会因此发生变化,药品的清洗能力会降低。因此要随时监测pH值的变化,及时调节pH值。一般测定pH值偏离于设定pH值0.5以上时,需要添加药品。

 

06

在线化学清洗

01化学清洗设备

     在线清洗是膜元件保留在压力容器中进行,如图3所示。清洗设备一般包含清洗水箱过滤器、循环泵、压力表、温度计、压力表、阀门、取样点以及管线。清洗水箱的容积要保证满足连接软管、管路和反渗透压力容器内置换用水水量的要求。

                           ( 图1:化学清洗装置示意图 )

02化学清洗系统规格和注意事项

03清洗系统用水体积

    计算反渗透膜元件、保安过滤器以及管路的体积,估算所需清洗液的体积,保证清洗液量。反渗透膜元件清洗时所需清洗液的体积的计算法表示在表7中,表中数字不包括保安过滤器、管路、和初始20%排放所需清洗液体积。

 

04清洗用水的水质

     清洗用水是用于溶解化学试剂,因此要求使用反渗透的产水。如果没有反渗透的产水,所使用的水必须没有硬度、游离氯和铁。

 

05清洗前的注意事项和准备工作

     ① 使用药品前,仔细阅读从药品公司处得到的药品安全表格(MSDS)和药品所明;

     ② 操作时,穿戴安全眼镜、防护手套和工作服;

     ③ 使用前校正pH计;

     ④ 估算所用清洗液体积;

     ⑤ 保证清洗液进入系统前,所有的清洗药品完全溶解和混合;

     ⑥ 清洗液的温度和pH值范围符合规定值。

 

06清洗方法

        一般的化学清洗步骤如下所示。具体的事项根据现场的工作条件及清洗的要求确定。

      ① 冲洗膜元件。用反渗透产水或离子交换水进行几分钟冲洗。

       ② 配置药品。保证药品完全溶解。

      ③ 循环。用低流量置换膜元件中的水,排放一部分清洗液后,进行循环。循环流量以表8的范围为准。污染严重时,如果选择大流量循环,则有可能会产生压差过高的问题,从而损坏膜元件(单支膜元件最大压降0.07 MPa)。此时,采用以下方法进行操作比较可靠:

        -  循环运行开始5分钟,按设定流量1/3的量进行循环;

        -  循环5 – 10分钟间,按设定流量2/3的循环流量循环;

       - 10分钟后按流量要求循环。

        循环的时间要根据具体情况决定。一般以1小时为准。这期间要随时检测pH值是否变化。压力应该尽量保持较低的水平,尽可能的没有产水出现。同时监测压差是否有变化。

07离线清洗

        离线清洗是指从大系统中取出一支膜元件,用特定的清洗装置进行化学清洗。离线清洗主要有三个优点:

         - 对系统中出现问题的膜元件进行有针对性的检测;

         - 对大系统进行清洗前,检验单支膜元件的清洗效果试验;

         - 用于小系统清洗,单支膜的清洗方式可以增加清洗的效果。

 

08系统消毒

   反渗透和纳滤膜元件可采用以下方法进行消毒或长期保存:

    ① 甲醛:浓度为0.1–1.0%的甲醛溶液适用于系统消毒或长期保存使用,至少应在膜元件使用24小时后才可与甲醛接触。

    ②戊二醛:浓度为0.1–1.0%的戊二醛溶液适用于系统消毒或长期保存使用,至少应在膜元件使用24小时后才可与戊二醛接触。

     注意:对新膜元件使用甲醛或戊二醛可能会导致水通量下降10-20%,因此应至少在膜元件使用24小时以后才允许与上述杀菌剂接触。无论如何,第一次与甲醛或戊二醛接触可能会造成水通量永久性降低,接下来的上述杀菌剂会导致水通量的暂时降低,需要充分将残余杀菌剂冲洗干净至系统恢复到原有的水通量为止。

    ③ 异噻唑啉:异噻唑啉由品牌为Kathon的水处理药品制造商提供,市售溶液含有1.5%的活性成分。在消毒和长期保存使用时建议浓度为15-25ppm。

    ④ DBNPA(二溴次氮基丙酰胺):DBNPA是有效的杀菌剂。冲击性加入时,DBNPA投加的活性浓度为10-30ppm,采用清洗系统循环膜系统30分钟至2小时。当持续加入时,应加入0.5-1ppm DBNPA溶液。DBNPA只适用于消毒;因为会引起膜元件降解且降低脱盐率,DBNPA不适用于膜元件的长期保存。

    ⑤ 亚硫酸氢钠亚硫酸氢钠能抑制微生物生长。控制微生物生长时,每天加入500ppm的亚硫酸氢钠溶液30-60分钟。长期保存时采用1%的亚硫酸氢钠溶液。

    ⑥ 过氧化氢过氧化氢或含过氧乙酸的过氧化氢溶液可用来消毒。在采用过氧化氢杀菌时,必须确保配制溶液的水中没有过渡金属(铁、锰等),以免催化氧化而损坏膜元件。过氧化氢的浓度不应超过0.2%,且温度不应超过25℃。过氧化氢不能作为膜长期停运的保护液。

       当消毒的系统是制造饮用或食品行业用水的系统,需选择符合该行业生产标准规定的杀菌剂。

 

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