反滲透裝置在長期運行中,膜表面會逐漸積累各種污染物,如膠體、微生物、無機物垢、金屬氧化物等。這些物質沉積在膜表面上,會引起反滲透裝置性能的下降。為了恢復膜的性能,需對膜進行化學清洗和消毒。
一、清洗的判(pan)斷標(biao)準
反(fan)滲透系(xi)統運(yun)行(xing)過程(cheng)中,必須密切注意系(xi)統的(de)(de)脫鹽率(lv)、濃水量、透過水量以及(ji)膜組件給水側進出(chu)口壓差的(de)(de)變化,盡早(zao)發(fa)現問題,并(bing)根據原水分析(xi)報告預測可能發(fa)生的(de)(de)污(wu)染,調整預處理(li)方法和變更(geng)操作條件。
1、當出現下列情形之一時需對膜元件進(jin)行(xing)化學清洗:
(1)標(biao)準化后鹽的透過率增加10%~15%;
(2)標準化(hua)后透過(guo)液流量降低10%~15%;
(3)進水和濃水的壓差(cha)△p較基準狀況上升(sheng)了15%(基準狀況為反(fan)滲透設(she)備最初24~48h的操作(zuo)參數或(huo)上次清洗后(hou)的操作(zuo)參數),各段壓力(li)差增加(jia)15%;
(4)作為日(ri)常維護,一般在正常運行3~6個月后;
(5)需長期停用,在用保護(hu)液(ye)進(jin)行保護(hu)前。
二、膜污染特征和(he)清洗藥劑
1、膜污染(ran)特征
反滲透膜面(mian)上常(chang)見的污(wu)染物有(you)金屬氧化物、碳(tan)酸鹽(yan)、硫(liu)酸鹽(yan)、膠(jiao)體、微生(sheng)物、有(you)機物等,不同的膜污(wu)染物表現出不同的特征。
2、膜清洗劑
不(bu)同的膜生產廠商(shang)(shang)對上述污染物采用(yong)(yong)的清洗(xi)藥劑(ji)不(bu)完(wan)全相同。具體的清洗(xi)方式或(huo)專(zhuan)用(yong)(yong)清洗(xi)劑(ji)參照膜廠商(shang)(shang)的技術手冊。但一般來說,酸(suan)清洗(xi)除去無機沉淀物如金屬氧化物、碳(tan)酸(suan)鹽,pH值調至2~4;堿清洗除去有機物、微生物,一(yi)般pH值(zhi)調至10~12。常用化學清洗試劑如(ru)下(xia)。
(1)酸(suan)
HCl、H2S04、H3P04、檸(ning)檬酸(suan)、草酸(suan)等。其中檸(ning)檬酸(suan)較常用,其缺點是(shi)
Fe2+形成難溶化合物,需要用(yong)氨水調節pH=4,使(shi)Fe2+形成易溶的鐵銨檸檬酸(suan)鹽(yan)來解決。
(2)堿
有(you)P03-4、C02-3和(he)OH-等(deng),對污(wu)染物有松弛、乳化和(he)分散作用,與(yu)表(biao)面活(huo)性(xing)
劑(ji)一起對(dui)油、脂、污(wu)物(wu)和生(sheng)物(wu)物(wu)質有去除作(zuo)用;另外對(dui)Si02—也有一(yi)定的效果。
(3)螯(ao)合劑
最常(chang)用的(de)為EDTA,與(yu)Ca2+、Mg2-、Ba2+、Fe2+等(deng)形(xing)成(cheng)易(yi)溶的絡合物,故對堿土金屬(shu)的硫酸鹽(yan)很有(you)效(xiao),其他螯合劑有(you)磷羧酸、葡萄糖酸等(deng)。
(4)表面活性(xing)劑
可降低膜的表面張力,起濕潤、增溶、分散(san)和(he)去(qu)污作用(yong),最常(chang)用(yong)的為非離子表面活性劑,如TritonX-100,但應注意目前(qian)復合(he)膜與TritonX-100不相溶。
(5)酶
主(zhu)要有蛋白(bai)酶等,有利于有機(ji)物的(de)分(fen)解。
三(san)、清洗裝置
一般的清洗裝置由清洗箱、清洗泵、5~l0μm保安過濾器、管道(dao)、閥門和控制(zhi)儀(yi)表(壓力表、流量表、溫度(du)計(ji))等組(zu)成(cheng)。特殊(shu)要求時,清洗箱可裝(zhuang)上加熱或冷卻裝(zhuang)置(zhi)。
1、清洗箱
清(qing)洗箱(xiang)應用耐(nai)腐(fu)蝕材料,如聚丙烯、玻(bo)璃鋼等制作。清(qing)洗箱(xiang)的(de)容(rong)積(ji)根據一次清(qing)洗的(de)壓力容(rong)器的(de)體積(ji)、清(qing)洗回路的(de)管件和濾器等的(de)容(rong)積(ji)來確定。
【例4-1】 反滲(shen)透裝置有8個¢8”壓(ya)力(li)容(rong)器,每個壓(ya)力(li)容(rong)器內裝6個40”長的膜元件,試計(ji)算清洗箱(xiang)的體積。
解:每個壓力容(rong)器的體(ti)積
8個壓力容器的容積 V8=0.194×8=1.552m3。
假設(she)使用DN80mm管徑30m清洗管(guan)道,管(guan)道內(nei)儲水(shui)的體積
總體積 V=V8+Vp=1.552+0.151=1.703m3
考慮到未(wei)預(yu)見因素,總體(ti)積乘以(yi)系數1.2,即總(zong)體積(ji)V總=1.703×1.2=2.04m3
2、清洗泵
清洗泵通常是316不銹鋼離(li)心泵或玻璃鋼泵。清洗泵的(de)揚(yang)程(cheng)應考(kao)慮保安過(guo)濾器的(de)壓降、管道的(de)阻(zu)力損(sun)失等,一般(ban)選(xuan)用壓力為0.3—0.5MPa。
膜廠商(shang)對不同(tong)規(gui)格的膜組件(jian)的清洗(xi)流速有(you)一規(gui)定的范圍。如¢8”膜元件的(de)清洗(xi)流量為6.8~9.1m3/h,壓(ya)力容(rong)器并(bing)聯4根,清洗泵(beng)流(liu)量為(6.8~9.1)×4=27.2~36.4m3/h。
3、保安過濾器(qi)
該過濾(lv)器用以除去清洗下來的沉淀物。大小(xiao)由清洗流量而定。
四(si)、一(yi)般清洗步(bu)驟
1、用反滲透(tou)產(chan)水(shui)配置清洗(xi)液,檢(jian)查溶液的pH值,在清洗之前,要確(que)定所有的(de)藥劑都溶解并攪拌均勻。
2、溶液(ye)混(hun)合(he)完畢后,以合(he)適的流量和壓力開始(shi)清洗(xi),清洗(xi)液(ye)在最初的幾(ji)分鐘排入地溝,然后再循環。 ,
3、清(qing)洗(xi)(xi)過程(cheng)中要注(zhu)(zhu)意清(qing)洗(xi)(xi)液(ye)的升溫情況,觀察清(qing)洗(xi)(xi)液(ye)顏色的變(bian)(bian)化,如清(qing)洗(xi)(xi)液(ye)變(bian)(bian)色或(huo)變(bian)(bian)得較渾濁(zhuo),則(ze)需(xu)重(zhong)新(xin)配置清(qing)洗(xi)(xi)液(ye)。在酸清(qing)洗(xi)(xi)時要注(zhu)(zhu)意pH值,如pH值升高o.5個單位,則必須(xu)再加酸。
4、停泵(beng),使元件浸泡(pao)在溶液中1h左(zuo)右。
5、再循環,時間為30~40min。
6、清(qing)洗(xi)完畢后,以反滲透產水或預處理出(chu)水沖洗(xi)出(chu)殘余的(de)清(qing)洗(xi)液。
7、沖洗(xi)結束(shu),按規(gui)定的運行方式運行,最(zui)初產(chan)水排放至少(shao)10min。
五、反(fan)滲透(tou)設備的清洗(xi)范例
參考下述的清洗條件(jian)、清洗順(shun)序、清洗藥劑量(liang)及藥液(ye)濃度后(hou)進行(xing)實(shi)施。
1、清(qing)洗(xi)條件(jian)
(1)酸洗
A、檸檬酸洗(xi)凈
2%水(shui)溶液;
pH值(zhi)2~4(用(yong)氨水溶液調(diao)整pH值);
低(di)壓,希望(wang)2kg/cm2以(yi)下;
水(shui)溫常溫;
時間1h/段(duan),希望浸(jin)泡1夜。
B、草酸(suan)洗凈
2%水溶液;
pH值(zhi)2~4(用氨(an)水溶液調整(zheng)pH值);
低壓,希望2kg/cm2以下(xia);
水(shui)溫(wen)常溫(wen);
時(shi)間1h/段,希(xi)望浸泡(pao)1夜。
(2)洗滌劑洗凈
JS-200洗滌劑洗凈;
5%水溶液(原(yuan)液為100%);
pH值7~10(用氨水溶(rong)液調(diao)整pH值);
低壓,希望2kg/cm2以下;
水(shui)溫常溫,希望為(wei)30~40℃;
時間,1h/段,希望浸泡1夜。
2、清洗順序
(1)第(di)1日(ri)
A、酸(suan)洗
酸洗液為檸檬(meng)酸2%水溶(rong)液,pH值2—4(用氨水溶液調整(zheng)pH值);草酸(suan)0.2%水溶液,pH值(zhi)2~4(用氨水溶液調整)。清洗順序(xu)為循環60min,浸泡30—60min,再循環30~60min,最(zui)后水洗。
B、洗(xi)滌劑(ji)洗(xi)凈(jing)
JS-200洗(xi)滌劑洗(xi)凈,5%水溶液,pH值7—10。清(qing)洗順序(xu)為循環60min,浸泡30—60min,再循環(huan)30~60min,浸泡1夜。
(2)第2日(ri)
繼續(xu)用JS-200洗滌劑清洗,循環(huan)水(shui)洗60min。
注:可能(neng)(neng)的話(hua)希(xi)(xi)望能(neng)(neng)在清洗(xi)前(qian)進行事前(qian)浸泡。酸洗(xi)時也希(xi)(xi)望1夜浸(jin)泡。
3、清洗液量(liang)計(ji)算(以8”膜元件(jian)18支為例)
每支(zhi)膜(mo)元件酸洗(xi)液用量為40L,18支用量為720L。
其(qi)中假定管道內(nei)液量80L;
每支膜(mo)元件(jian)壓(ya)力容器液量(包含膜(mo)元件(jian)內的水(shui)量)為(wei)12L,18支為220L;
洗凈水(shui)槽內液(ye)量為420L。
注:關于管(guan)(guan)道內液量要考慮實(shi)際設(she)備的管(guan)(guan)線以及(ji)支管(guan)(guan)分布(bu)情況后實(shi)測(ce)計算。
4、藥液使用量(以8”膜元(yuan)件18支為例)
A、檸檬酸用量=720×2%=14.4kg,25kg/袋,需1袋。
草酸用(yong)量=720×0.2%=1.44kg,25kg/袋(dai),需1袋(dai)。
B、氨(an)水(shui)溶液,用于酸洗凈(jing)時調整pH值,25%水溶液,20kg/罐。
C、了S-200'洗(xi)滌劑用量(liang)=720X5%=36L(將原(yuan)液稀釋20倍(bei))。
D、NaOH水溶液(ye),用于洗滌(di)劑洗凈時調(diao)整pH值25%水溶(rong)液,20kg/罐。
E、浸泡用藥液量5—10L/支,20—40L/支。
注:酸洗凈(jing)所使用(yong)的(de)氨(an)液量可按0.1kg氨/lkg酸(以100%濃度(du)換(huan)算)進行估算。
5、冬季停機時的措施(包(bao)括防凍結措施)
A、停機時將甘油10%水溶(rong)液及福爾馬林1%水溶液進行置(zhi)換(huan)后再停機。
B、對于野外露天裝(zhuang)置要將壓力容(rong)器用(yong)薄(bo)膜油布蓋住(zhu)。
C、藥液(ye)使用量
假定水槽容積為500L、管道容積為80L、壓力容(rong)器(含(han)膜元件)容(rong)積為220L。
甘油需要(yao)量=800X10%=80kg,如果每罐22kg,需要(yao)4罐。
福爾馬林800X1%/0.37=21.6kg。如水(shui)溶液濃度為37%,每(mei)罐20kg,需要1罐。
六、清洗效(xiao)果
成功的清洗應能使膜組件進出口壓差明顯減小(接近初期水平或上次清洗后的水平),脫鹽率、透水量均有所恢復。如果清洗后沒有達到預期的效果,應及時與膜生產商和有關清洗公司聯系,對膜元件進行取樣分析,重新確定清洗方案。應該注意的是,反復進行沒有效果的清洗是有害的。
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