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                全面解析反滲透膜污染分析及解決辦法

                人氣:121發表時間:2019-09-12

                一、反滲透膜污染

                1、反滲透膜膜性能的損壞,而造成膜污染

                (1)聚酯材料增強無紡布,約120μm厚;(2)聚砜材料多孔中間支撐層,約40μm厚;(3)聚酰胺材料超薄分離層,約0.2μm厚。

                根據其性能結構,如滲透膜膜性能損壞有可能有以下幾點原因:

                (1)新反滲透膜的保養不規范;(2)保養符合要求下,貯存時間超出1年;(3)停運狀態下,反滲透膜保養不規范;(4)環境溫度在5℃以下;(5)系統在高壓狀態下運行;(6)關機時的操作不當。

                 

                2、水質變化頻繁而造成膜污染

                原水水質同設計時的水質有變化,使預處理負荷加大,由于進水中含無機物、有機物、微生物、粒狀物和膠體等雜質增多,因此膜污染機率增大。

                 

                3、清洗不及時與清洗方法不正確而造成膜污染

                在使用過程中,膜除了性能的正常衰減外,清洗不及時與清洗方法不正確也是導致膜污染嚴重的一個重要因素。

                 

                4、沒有正確投加藥劑

                復合聚酰胺膜在使用中,因為聚酰胺膜耐余氯性差,在使用中沒有正確投加氯等消毒劑,加上用戶對微生物的預防重視不夠,容易導致微生物的污染。

                 

                5、膜表面磨損
                膜元件被異物堵塞或膜表面受到磨損(如沙粒等),此種情況要用探測法探測系統內元件,找到已經損壞元件,改造預處理,更換膜元件

                二、反滲透膜污染的現象
                在反滲透操作過程中,由于膜的選擇透過性,使得某些溶質在膜面附近發生積聚,從而發生膜污堵現象。
                常見的污堵征兆有以下幾種:一種是生物污堵(癥狀逐漸出現)有機沉積物主要是活的或死的微生物、碳氫化合物衍生物、天然有機聚合體以及所有含碳物質。最初表現為脫鹽率上升、壓降升高和產水降低。再有就是膠體污堵(癥狀逐漸出現)膜分離過程中,金屬離子的濃縮及溶液PH值的變化,都有可能是金屬氫氧化物(主要以Fe(OH)3為代表)沉積,造成污堵。最初表現為脫鹽率的輕微降低,并逐步增大,最后壓降升高和產水降低。還有是顆粒物污堵反滲透系統在運行過程中,如果保安過濾器出現問題,會導致顆粒物進入系統,造成膜的顆粒物污堵。

                 

                最初表現為濃水流速增加,脫鹽率在初期變化不大,產水量逐漸降低,系統壓降升高很快。最后常見的還有化學結垢(癥狀很快出現)當給水含有較高的Ca2+、Mg2+、HCO3-、CO32-、SO42-等離子時,會產生CaCO3、CaSO4、MgCO3等垢沉積在膜表面上。其表現為脫鹽率下降,特別在最后一段十分明顯,以及產水量下降。

                 

                膜污染是導致膜滲透流量下降的主要原因。包括膜的孔道和大分子溶質堵塞引起膜過濾阻力增加;溶質在孔內壁吸附;膜面形成凝膠層增加傳質阻力。組分在膜孔中沉積,將造成膜孔減小甚至堵塞,實際上減小了膜的有效面積。組分在膜表面沉積形成的污染層所產生的額外阻力可能遠大于膜本身的阻力,而使滲透流量與膜本身的滲透性無關。這種影響是不可逆的,污染程度同膜材料、保留液中溶劑以及大分子溶質的濃度、性質、溶液的pH值、離子強度、電荷組成、溫度和操作壓力等有關,污染嚴重時能使膜通量下降80%以上。

                 

                在系統運行中,膜的污染是一個十分棘手的問題,它的出現造成了反滲透裝置去除率和透水量、膜通量的大幅度下降,同時增加了各段的操作壓力,促使運行和操作成本升高,嚴重影響著膜的使用壽命及反滲透技術的開發與利用。

                 

                三、解決辦法
                1、完善預處理
                對于每一套膜裝置,人們都希望它最大限度的發揮作用,希望有最高的脫鹽率,最大的透水量和盡可能長的壽命,要達到上述三點,供水水質是至關重要的,因此進入 膜裝置的原水必須有良好的預處理。合理的預處理對反滲透裝置長期安全運行是十分重要的。有了滿足反滲透進水水質要求的預處理,就可以確保產水流量維持穩 定;脫鹽率維持在某一值上的時間長;產品水回收率可以不變;運行費用達到最低;膜使用壽命較長等。具體來說,反滲透預處理是為了做到:(1)防止膜表面上污染,即防止懸浮雜質、微生物、膠體物質等附著在膜表面上或污堵膜元件水流通道。(2)防止膜表面上結垢。反滲透裝置運行中,由于水的濃縮,有一些難溶鹽 沉積在膜表面上,因此要防止這些難溶鹽的生成。(3)確保膜免受機械和化學損傷,以使膜有良好的性能和足夠長的使用時間。

                 

                2、對膜進行清洗
                盡 管料液經過各種預處理措施,長期使用后膜表面還可能產生沉積和結垢,使膜孔堵塞,產水量下降,因此對污染膜進行定期的清洗是必要的。但反滲透膜系統不能等 到污染很嚴重后才來清洗,這樣將會增加清洗難度,也使清洗步驟增多和清洗時間延長。要正確地把握清洗時機,及時清除污垢。

                 

                清洗原則:
                了解當地水質特征,對污染物進行化學分析,通過結果分析,來選擇最佳的清洗劑和清洗方法,為特定的給水條件下找出最佳方法提供依據;

                 

                清洗條件:
                a. 產品水量比正常時下降5%-10%。
                b.為保正產品水量,修正溫度后的供水壓力增加10%-15%。
                c.透過水質電導率(含鹽量增加)增加5%-10%。
                d.多段RO系統,通過不同段的壓降明顯增加。

                 

                清洗方法:
                先進行系統反沖;再進行負壓清洗;有必要的情況下進行機械清洗;再進行化學清洗;有條件的可以超聲清洗;在線電場清洗是一種很好的方法,便價格昂貴;由于化 學清洗效果比較好,其余方法有些不容易實現,而各供應商提供的藥劑雖名稱及使用方法不盡相同,但其原理大致相同。如我公司現使用膜清洗劑MC2、MA10。
                 

                 

                清洗步驟如下:
                清洗單段系統:(1)配置清洗液;(2)低流量輸入清洗液;(3)循環;(4)浸泡;(5)高流量水泵循環;(6)沖洗;(7)重啟系統。
                針對特殊污染物清洗有:清洗硫酸鹽垢、清洗碳酸鹽垢、清洗鐵錳污染、清洗有機物污染等。
                 

                 

                三、對膜進行適宜保養
                新反滲透膜的保養新的反滲透膜元件通常浸潤1%NaHSO3和18%的甘油水溶液后貯存在密封的塑料袋中。在塑料袋不破的情況下,貯存1年左右,也不會影響 其壽命和性能。當塑料袋開口后,應盡快使用,以免因NaHSO3在空氣中氧化,對元件產生不良影響。因此膜應盡量在使用前開封。在非生產期內,反滲透系統 的保養就是一個比較重要的問題。可按以下方法進行。

                (1)系統短期內停運(1-3天):停運前,先對系統進行低壓(0.2-0.4MPa),大流量(約等于系統的產水量)沖洗,時間為14~16分鐘;保持平常的自然水流,讓水流入濃水道。
                (2)系統停運一周以上(環境溫度在5℃以上):停運前,先對系統進行低壓(0.2-0.4MPa),大流量(約等于系統的產水量(沖洗,時間為14~16分 鐘;按照反滲透系統操作說明書中有關系統化學清洗的方法進行化學清洗;化學清洗完畢后,沖洗干凈反滲透膜;配制0.5%的福爾馬林溶液,低壓輸入系統內, 循環10分鐘;關閉所有系統的閥門,進行封存;如系統停運10天以上,則每10天須更換一次福爾馬林溶液。
                 
                (3)環境溫度在5℃以下:停運前,先對系統進行低壓(0.2-0.4MPa),大流量(約等于系統的產水量)沖洗,時間為14~16分鐘;在有條件的地方,可 將環境溫度升高到5℃以上,然后按照1的方法,進行系統保養;若無條件對環境溫度進行升高,則:低壓(0.1MPa),流量為系統產水量的1/3的水進行 長流,以防止反滲透膜被凍壞,并且保證每天使系統運行2小時;按照1中(2)、(3)的方法,對反滲透膜進行清洗后,將反滲透膜取出,移至環境溫度大于5℃的 地方,浸泡在配制好的0.5%的福爾馬林溶液中,每兩天翻轉一次,系統管道中的水應排放干凈,以防止因結冰而造成系統的損壞。

                四、避免膜在高壓下運行
                系 統在啟停時有殘余氣體存留,使系統在高壓狀態下運行。系統中過濾器前后的壓力表用于監視濾芯的壓降,初級及終級壓力表則用于監視RO膜組件壓降。調節進水 閥及濃水閥以保證運行壓力及回收率。若運行中產水流量或總流量下降,或初級與中級有壓差比運行初期的壓差增加較大時(以初始運行新反滲透膜組件數據為標準),則需對系統進行沖洗或清洗,以保證膜組件的性能安全全。

                 

                (1)設備排空后,重新運行時,氣體沒有排盡就快速升壓運行。應在系統的壓力下將余下的空氣排盡后,再逐步升壓運行。
                (2)在預處理設備與高壓泵之間的接頭密封不好或漏水時(尤其是微米過濾器及其后的管路漏水)當預處理供水不很足時,如微米過濾器發生堵塞,在密封不好的地方由于真空會吸進部分空氣。應清洗或更換微米過濾器,保證管路不漏。
                (3)各運行泵的運轉是否正常,流量是否與規定的值相同,并與泵運行曲線比較,以確定運行壓力。

                 

                五、注意關機時的操作
                (1)關機時快速降壓沒有進行徹底沖洗。由于膜濃水側的無機鹽的濃度高于原水,易結垢而污染膜。準備關機時,逐步降壓至3bar左右用預處理好的水沖洗14~16分鐘。
                (2)在準備關機時,投加化學試劑,會使藥劑滯留在膜及膜殼中,引起膜污染,影響膜的使用壽命。應停止投加。
                 

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